Những nghiên cứu về nguồn gốc cây ngô của Vavilop (1926) đã cho thấy Mêhicô và Pêru là trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của cây ngô.
Mêhicô là trung tâm thứ nhất còn Andet (Pêru) là trung tâm thứ hai, nơi cây ngô đã trải qua quá trình tiến hoá nhanh chóng. Ở châu Mỹ cây ngô đã được các bộ tộc da đỏ trồng rộng rãi ở khắp châu lục và để nuôi sống họ (Columbus, 1492).
Năm 1494, cây ngô được đưa về Tây Ban Nha và bắt đầu mang lại nền văn minh cho châu Âu. Người châu Âu nhanh chóng nhận biết được giá trị lương thực của cây ngô và đã phổ biến trồng rộng rãi vì cây ngô dễ trồng, dễ chăm sóc, thu hoạch lại cho năng suất cao, ăn ngon, giá trị dinh dưỡng cao.
Tuy nhiên trong suốt một khoảng thời gian dài không có một nghiên cứu khoa học nào về cây ngô.
Năm 1716, Cottin 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 tại Massachusettes.
Tám năm sau Matther, Paul Dudly đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô: cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn. Năm 1876, Charles Darwin quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai: Ông tiến hành thí nghiệm với hàng loạt cá thể giao phối và tự thụ phấn ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông đã quan sát 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 và cả sức chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt.
Trong quá trình nghiên cứu về ngô, hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm. Sử dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô lai được nhà nghiên cứu Wiliam, Janes Beal người Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1876, Ông thu được những cặp lai hơn hẳn các giống bố mẹ về năng suất từ 10 - 15%.
Năm 1904, nhà khoa học G. Shull tiến hành tự phối cưỡng bức ngô để thu được các dòng thuần và tạo ra những giống ngô lai đơn từ những dòng thuần. Ông là người đầu tiên công bố về năng suất cao hơn hẳn của các giống lai đơn so với các giống lai khác thời bấy giờ.
Những công trình nghiên cứu về ngô lai mà Shull công bố vào năm 1908, 1909 đã đánh dấu bắt đầu thực sự của chương trình tạo giống. Ngô lai
đơn đã đem lại năng suất rất cao cho người trồng ngô tuy nhiên giá thành rất cao và khả năng thích nghi hẹp nên sự phát triển cây ngô lai trên diện rộng rất hạn chế, các nhà khoa học đã nghiên cứu tìm cách cải tiến sáng tạo ra quy trình sản xuất hạt giống mới năng suất cao mà giảm được giá thành.
Năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng hạt lai kép trong sản xuất để giảm giá thành hạt giống. Nhờ việc sản xuất lượng lớn hạt giống với giá thành hạ nên đã tạo điều kiện cho cây ngô lai phát triển mạnh mẽ ở Mỹ và các nước có kỹ thuật trồng ngô tiên tiến trên thế giới.
Năm 1966, Trung tâm cải tiến ngô và lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mêxicô. Nhiệm vụ của Trung tâm là nghiên cứu và đào tạo về ngô, lúa mỳ tại các nước đang phát triển. Trung tâm đã đưa ra giải pháp là tạo giống ngô thụ phấn tự do (OPV), làm bước chuyển tiếp ngô địa phương và ngô lai. 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.
Việc ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại vào công tác chọn tạo giống ngô của các nhà khoa học trên thế giới đã đạt được những thành công lớn đó là:
Tạo dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy Invitro (nuôi cấy bao phấn, Petolio, Jones, Thomson, 1998).
Thụ tinh trong ống nghiệm (Bajat, 1997) Hanptili và Wiliam, 1989, K.san, leorz 1993) đã thành công khôi phục nguồn gen trong tự nhiên.
Nuôi cấy bao phấn tách rời cho thụ tinh (Pescipenlli, 1989, Comas, 1984, Buter, 1992). Đa bội thể và tái sinh lưỡng bội (Wilrolm và Wau, 1993).
Bên cạnh việc nghiên cứu tạo giống ngô có năng suất cao các chuyên gia tạo giống tại CIMMYT (2001) [26] đã nghiên cứu phát triển ngô chất lượng Protein QPM.
Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng Protein vào những giống ngô thường ưu tú.
Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT, một số nước và công ty tư nhân nghiên cứu thành công ở Mỹ, Nam Phi, Braxin. 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 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, 2002), [23].
Song song với việc mở rộng diện tích gieo trồng ngô là tăng cường công tác chọn tạo giống ngô mới. Trong đó, 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 năng suất, sản lượng thấp. Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng lương thực trước lúa mỳ hàng thập kỷ. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia, của mỗi khu vực. Có nhiều tổ chức ngô lai trên thế giới gặt hái được những thành công rực rỡ trên lĩnh vực này: Mỹ, Hy lạp, Úc... Sản phẩm ngô lai không những phục vụ trong nước mà còn được đưa vào sản xuất ở nhiều nước khác trên thế giới, đã đem lại nguồn lợi to lớn cho các quốc gia này.
1.6.2. Tình hình nghiên cứu, chọn tạo giống ngô ở Việt Nam
Việc nghiên cứu ngô ở Việt Nam đã từng bước được đẩy mạnh từ những năm đầu của thập kỷ 80. Trong thời gian đó các nhà khoa học nước ta đã tiến hành thử nghiệm, chọn tạo giống ngô lai, tuy nhiên do quỹ gen còn hạn chế và các giống ngô lai có nguồn gốc ở vùng ôn đới không thích hợp trong điều kiện nhiệt đới ẩm, ngắn ngày ở Việt Nam nên thử nghiệm không đạt được kết quả như mong muốn. Từ bài học này, các nhà khoa học đã đưa ra những định hướng tích cực hơn là tăng cường thu nhập và sưu tầm các nguồn vật liệu nhiệt đới.
Thập kỷ 90 công tác chọn tạo giống ngô lai được các nhà khoa học coi là nhiệm vụ chiến lược chủ yếu. Cuộc cách mạng về ngô lai được nhà nước ta đặc biệt quan tâm. Chính vì vậy, nó đã làm thay đổi tận gốc rễ những tập quán canh tác lạc hậu. Góp phần đưa nghề trồng ngô nước ta đứng vào hàng ngũ những nước tiên tiến Châu Á. Chỉ tính trong vòng 10 năm từ vụ gieo trồng 1990 đến vụ gieo trồng 2000 tỷ lệ trồng ngô lai từ 0 - 60% nâng cao sản lượng ngô từ 700 nghìn tấn lên 1,8 triệu tấn. Đó là kết quả của sự định hướng đúng đắn, sự chỉ đạo sát sao và kiên quyết của lãnh đạo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Khoa học và Công nghệ, là kết quả của những chính sách có tính chất đòn bẩy của nhà nước và địa phương, của sự phát huy tối đa về lực lượng, đi tắt đón đầu kết hợp giữa truyền thống và hiện đại của Viện nghiên cứu ngô Trung ương và một số Viện nghiên cứu khác phối hợp với cục Khuyến nông và các công ty giống... Chuyển giao tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất là kết quả của sự lao động vô cùng sáng tạo của hàng triệu Nông dân và được sự cổ vũ mạnh mẽ của hệ thống thông tin đại chúng. Bắt đầu từ những năm 1993 nước ta mới bắt đầu đưa giống ngô lai vào sản xuất đại trà đến nay đã đạt được những bước phát triển lớn, sự phát triển ngô lai ở nước ta đã được Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT) và Tổ chức Nông Lương của Liên hiệp quốc (FAO) cũng như các nước trong khu vực đánh giá cao. Trong vòng 7 - 8 năm chúng ta đã đuổi kịp các nước trong khu vực về trình độ nghiên cứu tạo giống ngô lai và đang ở giai đoạn đầu đi vào công nghệ cao, đặc biệt là ứng dụng thành tựu công nghệ sinh học của thế giới vào nghiên cứu chọn tạo giống.
Trong hơn 20 năm qua công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã đạt được những vấn đề sau:
Thu thập, bảo tồn giống ngô địa phương.
Thu thập, nghiên cứu các giống ngô nhập nội.
Nghiên cứu phục tráng các giống ngô địa phương.
Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô thụ phấn tự do.
Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô lai.
Ứng dụng những tiến bộ kỹ thuật về công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô.
- Kết quả đạt được:
Điều tra thu thập, bảo tồn và phân loại 585 nguồn nguyên liệu ngô.
Chọn tạo và đưa ra sản xuất hàng loạt các giống ngô thụ phấn tự do, đặc biệt trong giai đoạn 1985- 1995: giống MSB49, TSB2, HLS công nhận năm 1987; TSB1 công nhận giống năm 1990; Q2(1991), CV1, TSB3 (1996), nếp VN2 (1998),...
Chọn tạo và được công nhận nhiều giống ngô lai có thời gian sinh trưởng khác nhau: giống LVN98, HQ2000 công nhận năm 2000; LVN10 công nhận năm 1994; LVN4, LVN17 (1999); giống LVN25 (2000); giống VN 8960, LCH9, LVN99, V981 (2004);...
Xác định được 62 nguồn vật liệu có tỷ lệ tạo phôi trên 15% và tái sinh trên 12% cho công tác chọn tạo dòng bằng nuôi cấy bao phấn và đã tạo ra được 114 dòng bằng phương pháp này, một số dòng đã tham gia vào chương trình lai thử.
Các nghiên cứu về ngô đơn bội nhân tạo đã bắt đầu tại Viện Di truyền Nông nghiệp năm 1995. Viện đã tập trung nghiên cứu xây dựng quy trình nuôi cấy bao phấn để tạo dòng đồng hợp tử phục vụ công tác chọn tạo giống ngô, kết quả khá ổn định và có hiệu quả ở một số giống. Song song với kỹ thuật nuôi cấy bao phấn, trong những năm qua cũng tiến hành nghiên cứu và thăm dò phương pháp nuôi cấy noãn ngô chưa thụ tinh để tạo dòng thuần, kết quả đa số noãn hình thành Callus, quy trình nuôi cấy đơn giản cây con trong ống nghiệm phát triển khoẻ, dễ chuyển ra bầu đất. Phương pháp này đã mở rộng ứng dụng công nghệ sinh học vào trong chọn tạo giống.
Những nghiên cứu nói trên là cơ sở để lai tạo ra hàng loạt các giống ngô lai mới. Trong giai đoạn đầu của chương trình ngô lai Việt Nam nhiều giống ngô lai không quy ước đã ra đời như: LS3, LS5, LS6, LS7, LS8 gồm những giống chín sớm, chín trung bình, chín muộn (năng suất 3 - 7 tấn/ha).
Bộ giống này nhanh chóng được mở rộng triển khai trên toàn quốc, hàng năm trồng trên 80 nghìn ha, năng suất tăng 1 tấn/ha. So với giống ngô thụ phấn tự do, giá thành hạt giống của giống ngô lai cao hơn không nhiều, giá (5.000 - 6.000 đồng/kg) được bà con nông dân tín nhiệm sử dụng. Những thành tựu bước đầu đó là nguồn cổ vũ to lớn cho việc thực hiện những ý tưởng táo bạo trong chương trình tạo giống ngô lai quy ước. Trên cơ sở sáng tạo, kết hợp giữa truyền thống và hiện đại đi thẳng vào công nghệ cao, nhờ đó mà một loạt giống ngô lai quy ước đã ra đời được hội đồng khoa học công nhận và được phép đưa vào sản xuất như: LVN4 (là giống chịu rét, chịu hạn, chua, chịu phèn và có khả năng chống đổ khá, thích hợp cho những vùng khó khăn), LVN5 (giống có khả năng chống đổ, chịu rét và chống sâu bệnh khá), LVN10, LVN12 (có đặc điểm chống sâu đục thân khá, chống bệnh đốm lá, không hở bắp, chống khô vằn trung bình), LVN17 (giống có khả năng chịu rét, chịu phèn, chống đổ, sâu bệnh tốt), LVN20, LVN23 (ngô rau). Những giống ngô này có thể cho năng suất từ 5 -10 tấn/ha, chất lượng tốt, tính chống chịu cao, thích hợp với nhiều vùng sinh thái và mùa vụ khác nhau, không kém các giống ngô nước ngoài. Năm 1994 có bốn giống ngô lai chín sớm, chín trung bình được phép khu vực hoá: LVN24, LVN25, LVN32, LVN33, (Trương Văn Đích, Phạm Hồng Quảng, Phạm Thị Tài, 2002).
Trong giai đoạn từ 1996 đến 2002 các nhà nghiên cứu và chọn tạo ngô đã tiến hành nghiên cứu chọn tạo ra hàng loạt giống ngô mới và đã đưa ra khảo nghiệm ở các vùng sinh thái khác nhau, kết quả cụ thể là:
Trong giai đoạn 1996 - 2002 phòng nghiên cứu ngô thuộc Viện khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam đã nghiên cứu và lai tạo ra giống ngô
lai đơn V98 - 1. Đây là giống ngô lai đơn ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao chống chịu đổ ngã, nhiễm khô vằn nhẹ (ở mức độ điểm 1 - 2), trồng được nhiều vụ trong năm, thích hợp với điều kiện sinh thái ở Miền Nam Việt Nam và đã được đưa ra sản xuất trên diện tích hơn 1000 ha (Phạm Thị Rịnh, Trần Kim Định, Trần Thị Ánh Nguyệt, Nguyễn Cảnh Vinh, tháng 10- 2002) [14].
Trong năm 2002 Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng Trung ương đã tiến hành khảo nghiệm 43 giống ngô mới nguồn gốc lai tạo trong nước và một số giống nhập nội ở phía Bắc kết quả là các giống ngô đã khảo nghiệm 2 -3 vụ có triển vọng đề nghị mở rộng diện tích sản xuất thử để khu vực hoá và công nhận chính thức là: Nhóm chín sớm gồm có LVN9, LVN99, NK4300;
Nhóm chín trung bình bao gồm các giống T9, CPA963, TX2001; Nhóm chín muộn LVN98, LCH9. Còn các giống LVN35, NMH2002, C5252, TC47HB, NK52 cần được khảo nghiệm cơ bản kết hợp với khảo nghiệm sản xuất.
Cũng trong năm này tại Trại khảo nghiệm giống cây trồng Miền Trung đã khảo nghiệm một số giống ngô lai mới có năng suất cao, ổn định thời gian chín trung bình và chống đổ tốt có nhiều đặc tính nông sinh học quý, có triển vọng cho sản xuất bao gồm: B9999, LVN98, LVN9, VN9860, MT26, CP 989, trong đó các giống B9999, LVN98, VN9860, MT26, CP989 cần được khảo nghiệm sản xuất tại các tỉnh trong vùng (Trần Văn Mạnh, Lê Thị Cúc, Lê Quý Tường và CTV 2003).
Còn tại phòng khảo nghiệm giống cây trồng quốc gia phía Nam đã tiến hành khảo nghiệm 15 giống ngô lai có triển vọng nhất của các công ty trong và ngoài nước tại vùng Đông Nam Bộ và Cao nguyên Nam Trung Bộ đã xác định được một số giống ngô có triển vọng như: C5252, NK46, NT5449, NT6271, A8864, VN8960, DK171, H13V00 (kết quả khảo nghiệm và kiểm nghiệm giống cây trồng năm 2003). Bên cạnh công tác khảo nghiệm các giống ngô mới thì công tác lai tạo các giống ngô thích hợp với nhiều vùng
sinh thái khác nhau với nhiều đặc tính nông học quý được các nhà nghiên cứu rất quan tâm. Trong giai đoạn 1995 - 2002 nhóm nghiên cứu ngô thuộc Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng Trung ương đã lai tạo giống ngô lai đơn T9 và giống ngô lai ba T7 triển vọng cho sản xuất tại các tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ, trong đó giống T9 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống khu vực hoá tại Miền Trung tháng 9 - 2002.
Năm 2000, Viện nghiên cứu ngô tiếp tục đưa ra thử nghiệm giống ngô lai HQ2000 có chất lượng cao, hàm lượng Protein cao hơn hẳn ngô thông thường, đặc biệt là hai loại axit amin thường thiếu ở ngô là Lyzin và Triptophan, nhờ vậy mà nâng cao được giá trị dinh dưỡng của ngô.
Năm 2002 trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tiến hành khảo nghiệm một số giống ngô lai thụ phấn tự do QPM kết quả thu được như sau:
Hai giống QPM 2 (S99THYQHG - A) và QPM 3 (S99TLYQHG - A) có ưu thế hơn về chất lượng (So với giống Q2 đối chứng), còn so với HQ2000 thì chúng có giá giống rẻ hơn và có thể nhân giống 2 - 3 vụ và cần được khảo nghiệm ở các vụ sau trước khi mở rộng ra sản xuất.
Góp phần vào công tác nghiên cứu chọn tạo các giống ngô lai mới có năng suất cao, có khả năng chống chịu tốt phù hợp với điều kiện sản xuất của Thái Nguyên, năm 2002 trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã phối hợp với Viện nghiên cứu ngô Trung ương thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng sinh trưởng của một giống ngô chín sớm trong vụ xuân tại một số tỉnh Miền núi Đông Bắc Việt Nam” (tại huyện Đồng Hỷ - Thái Nguyên, huyện Bắc Quang- Hà Giang, huyện Ba Bể - Bắc Cạn), thí nghiệm được tiến hành với 6 giống kết quả là các giống TC15-99B, LVN 9, TNO2A-1, SC187, được đề nghị trồng trình diễn trên diện rộng, (Đỗ Tuấn Khiêm và CTV, số 1/ 2003) [7].
Tháng 2 năm 2003, Đỗ Tuấn Khiêm tiến hành thí nghiệm so sánh 11 giống ngô lai do viện nghiên cứu ngô lai tạo trong vụ xuân tại Thái Nguyên.
Kết quả là đã chọn ra được một số giống có năng suất trên 60 tạ/ha như: SC 162, SC 1607, SC 167, LCH 9 và đề nghị đưa vào trồng thử nghiệm trên diện tích rộng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau.
Bên cạnh đó truờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên phối hợp với Viện nghiên cứu ngô Quốc Gia tiến hành khảo nghiệm, đánh giá khả năng thích ứng của một số giống ngô lai chín trung bình trong vụ xuân tại một số tỉnh miền núi Đông Bắc. Thí nghệm tiến hành với 12 giống tại các tỉnh Thái Nguyên, Bắc Kạn, Hà Giang kết quả các giống LCH3, TTO2A1, LCH9 và giống HQ 2000 chất lượng cao có thể trồng trình diễn trên diện rộng, giống SC182 là giống có thời gian sinh trưởng ngắn nhất và có nhiều đặc tính tốt cần được quan tâm nghiên cứu.
Vụ xuân năm 2005, Dương Văn Sơn (dự án CIAT-PRDU) tiến hành thí nghiệm so sánh 6 giống ngô (QP1, QP2, QP3, QP4, QP5, QP6) thụ phấn tự do có chất lượng protein cao (QPM) của Viện nghiên cứu ngô Trung ương, thực hiện tại xã Hùng Đức, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang. Qua thí nghiệm có thể sử dụng ngô QPM để làm thức ăn cho chăn nuôi.
Trong những năm qua sản xuất ngô của Việt Nam đã có những bước tiến mới, tuy nhiên để có thể đạt được mục tiêu 5 - 6 triệu tấn ngô vào năm 2010 thì chúng ta phải tăng cường cả diện tích và năng suất. Định hướng tăng diện tích là: Tăng diện tích vụ xuân trên đất bỏ hoá ở các tỉnh miền núi Phía Bắc, tăng diện tích vụ 2 (Thu - đông) ở các tỉnh Tây Bắc và Tây Nguyên, Đông Nam bộ, tăng diện tích ngô vụ đông ở các tỉnh đồng bằng Sông hồng và bắc Trung bộ, chuyển một số diện tích cây trồng kém hiệu quả sang trồng ngô. Định hướng tăng năng suất: Tăng tỷ lệ giống ngô lai từ 70- 75% hiện nay lên 85 - 90%. Tạo ra những giống ngô lai mới ưu việt hơn (Ngắn ngày, có khả năng chống chịu tốt, có năng suất và phẩm chất tốt).
Để thực hiện những định hướng trên Viện nghiên cứu ngô đã đề ra kế hoạch nghiên cứu 2006 - 2010 là tiếp tục nghiên cứu chọn tạo các giống ngô