1.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới và Việt Nam
1.5.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam
Việt Nam tiếp cận với ngô lai không phải là muộn, ngay từ những năm 60 chúng ta đã có những nghiên cứu về chọn tạo và sử dụng ngô lai vào sản xuất. Song do vật liệu khởi đầu của chúng ta còn nghèo nàn và không phù hợp, vì vậy ngô lai đã không phát huy được vai trò của nó.
Vào những năm 1962-1964 và 1970-1971, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã hợp tác với Rumani và Hungari nghiên cứu về giống ngô lai từ các dòng thuần nhập nội từ hai nước này nhưng đều thất bại vì dòng thuần có nguồn gốc ôn đới không thích nghi với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm của Việt Nam (Trần Hồng Uy, 1994) [50].
Rút kinh nghiệm từ những thất bại trên, Trung tâm nghiên cứu ngô Sông Bôi (tiền thân của Viện nghiên cứu ngô ngày nay) đã có những định hướng đúng đắn cho chương trình phát triển ngô lai ở Việt Nam, đó là muốn có chương trình ngô lai tốt phải dựa trên chương trình tạo giống thụ phấn tự do tốt và phải có nguồn nguyên liệu nhiệt đới phong phú và đa dạng.
Từ những định hướng đó, các nhà khoa học đã chọn tạo được các giống ngô thụ phấn tự do có thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu tốt phục vụ cho sản xuất ngô ở các tỉnh phía Bắc như: TSB2 (1987), MSB49 (1987), TSB1 (1991), CV1 (1993)....
Đến những năm đầu của thập kỷ 90 công tác chọn tạo giống ngô lai đã được các nhà khoa học coi là nhiệm vụ chiến lược chủ yếu. Trong chọn tạo giống ngô lai, dòng thuần là nguyên liệu quan trọng, nhưng không phải bất cứ dòng tự phối nào cũng cho một cặp lai tốt, vì vậy đánh giá khả năng kết hợp của các dòng thuần qua các con lai luôn được các nhà tạo giống quan tâm.
Từ 8 dòng tự phối, qua đánh giá khả năng kết hợp Trần Hồng Uy và cs (1984) [47] đã chọn được 1 dòng đáp ứng cho việc nhân dòng và sản xuất hạt giống.
Đối với các nước đang phát triển, các dòng thuần nội còn hạn chế vì vậy việc nhập các dòng ngoại tốt để làm phong phú nguồn dòng và nhanh chóng tạo ra giống lai tốt phục vụ sản xuất có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Chính vì vậy, Ngô Hữu Tình (1985) [29] đã đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ở những vùng sinh thái khác nhau của Ucraina và chọn được dòng U15, Co72, A2G có khả năng kết hợp tốt và cho rằng các dòng mang đặc tính tương phản khi kết hợp với nhau con lai sẽ tập hợp được đặc điểm tốt từ cả bố và mẹ.
Thành công trong chọn tạo giống ngô lai phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn chính xác các dạng bố mẹ. Mai Xuân Triệu và cs (1997) [40] cho thấy các dòng có khả năng kết hợp cao có sự tương đồng giữa xa cách về địa lý với sự cách biệt di truyền.
Trong công tác lai tạo giống ngô, năng suất hạt và những đặc điểm kinh tế của dòng không thể làm tiêu chuẩn chọn dòng về khả năng kết hợp vì hệ số tương quan giữa các đặc điểm đó với năng suất giống lai rất thấp. Chính vì vậy, Ngô Hữu Tình và Phan Thị Vân (2004) [35] đã sử dụng phương pháp lai đỉnh để đánh giá khả năng kết hợp chung của 8 dòng ngô thuần chịu hạn và chọn được 2 dòng T6 và T8 có khả năng chung cao.
Phát triển các dòng thuần đã chọn qua đánh giá khả năng kết hợp chung, bằng phương pháp lai luân phiên, Phan Thị Vân và cs (2004)[44]
cho rằng khả năng kết hợp riêng của các dòng còn phụ thuộc vào các vùng sinh thái. Ở Thái Nguyên trong điều kiện khó khăn dòng T8 có khả năng kết hợp riêng tốt với dòng T5 hơn T4, nhưng ở Hà Tây điều khí hậu thuận lợi hơn dòng T8 lại có khả năng kết hợp riêng với dòng T4 tốt hơn T5.
Dòng T8 và T5 là hai dòng thuần đã được chọn làm vật liệu tạo giống ngô chịu hạn LVN99.
Phương pháp tạo dòng thuần làm vật liệu tạo giống ngô lai phổ biến hiện nay là tự thụ phấn cưỡng bức vì nhanh chóng tách được kiểu gen và định vị chúng. Song tự thụ làm giảm sức sống nhanh, mạnh nên hạn chế sự thể hiện và khả năng cải thiện tính trạng, dòng thường yếu và năng suất thấp.
Chính vì vậy Ngô Hữu Tình (2008) [37], đã đề xuất phương pháp “thuần hóa tích hợp” trong chọn tạo dòng, đây là phương pháp kết hợp được các gen điều khiển tính trạng ở các locus khác nhau và tích lũy được các gen quản lý tính trạng trong locus, kết quả này giúp các nhà tạo giống chọn được các dòng thuần mong muốn và cải tạo được những tính trạng quan tâm.
Dòng thuần là vật liệu quan trọng trong chọn tạo giống ngô lai, nhưng dòng thuần mới là sản phẩm khoa học, giống lai mới là sản phẩm cuối cùng, sản phẩm hàng hóa. Chính vì vậy, sau khi chọn được các dòng thuần các nhà tạo giống tiếp tục thực hiện quá trình thử nghiệm các giống mới.
Từ hai dòng thuần nhiệt đới DF1 và DF2, Trần Hồng Uy và cs, (1994)[49] đã tạo ra giống LVN10 năng suất cao (đạt 7-8 tấn/ha), thích nghi với nhiều vùng sinh thái và nhiều vụ. Kết quả tạo giống LVN10 đã mở ra một giai đoạn mới trong chọn tạo giống ngô ở Việt Nam, thay cho nhập giống ngoại, tiết kiệm hàng triệu đôla cho đất nước.
Việc lai tạo thành công giống LVN10 là động lực rất lớn thúc đẩy diện tích trồng ngô lai ở Việt Nam được mở rộng. Năm 1990, diện tích trồng ngô lai của nước ta mới chỉ là vài ha, nhưng 1994 đã đạt gần 100 ha, chiếm 20%
diện tích trồng ngô. Tuy nhiên LVN10 còn có một số hạn chế như thời gian sinh trưởng dài, khó sản xuất hạt giống nên giá hạt giống cao,vì vậy Trần Hồng Uy và cs (1996)[51], đã tạo ra giống lai kép LVN12 thuộc nhóm trung ngày, tiềm năng năng suất 60-90 tạ/ha. LVN12 có ưu điểm là thời gian sinh trưởng ngắn hơn LVN10, dễ sản xuất hạt giống.
Từ những năm 1994, cây ngô trong vụ Đông ở miền Bắc có sự chuyển đổi rất nhanh chóng, từ các giống ngô thụ phấn tự do như: TSB2, MSB49, Q2... sang các giống ngô lai. Tuy nhiên, việc đưa giống ngô lai vào vụ Đông gặp rất nhiều trở ngại vì các giống ngô lai thường dài hoặc trung ngày, điều kiện khí hậu ở miền Bắc thường rét và hạn cuối năm, nếu gieo muộn sau 20/9 khi trỗ ngô không kết hạt dẫn đến năng suất thấp hoặc không cho thu hoạch.
Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, Ngô Hữu Tình và cs (1996) [30] đã cho ra đời giống ngô LVN20, có thời gian sinh trưởng ngắn phù hợp với vụ Đông ở miền Bắc.
Các giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao đã đáp ứng được yêu cầu rất lớn trong sản xuất, song chủng loại còn hạn chế, mặc khác điều kiện tự nhiên khí hậu của các vùng sinh thái trồng ngô rất khác nhau, ở những vùng có diện tích trồng ngô lớn như Tây bắc, Đông bắc, khí hậu rất khắc nghiệt đặc biệt là hạn và rét. Trước thực tế trên, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu chọn tạo giống ngắn ngày, năng suất cao có khả năng chống chịu tốt. Kết quả đã tạo được giống LVN99 ngắn ngày, năng suất cao có khả năng chịu hạn tốt (Ngô Hữu Tình và cs, 2004)[34].
Với hướng chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày đáp ứng yêu cầu mở rộng diện tích ngô trên đất tăng vụ ở miền núi, từ 10 tổ hợp lai qua khảo sát ở Hà Nội và Hòa Bình, Bùi Mạnh Cường và cs (2009) [10] đã chọn được giống LNN885 có thời gian sinh trưởng ngắn (105-110 ngày), năng suất ổn định 50- 70 tạ/ha, chống chịu khá, thích ứng rộng, đáp ứng được yêu cầu mở rộng diện tích ngô trên đất tăng vụ.
Ngô Minh Tâm và cs (2010) [25] qua khảo nghiệm các tổ hợp lai từ năm 2006-2009, đã chọn được giống LVN146 làm phong phú bộ giống ngô lai Việt nam. LVN146 chịu thâm canh, chịu hạn khá, năng suất 60-110 tạ/ha, thích ứng rộng.
Một trong những hạn chế của giống ngô lai so với giống ngô thụ phấn tự do là chất lượng kém, vì vậy khi sử dụng làm lương thực, thức ăn gia súc thường dẫn đến sự thiếu hụt đạm. Khắc phục nhược điểm này, Lê Quý Kha và cs (2001)[16] đã cho ra đời giống ngô lai chất lượng đạm cao đầu tiên của Việt Nam (HQ2000). HQ2000 có hàm lượng protein và lysine và trytophan trong protein cao hơn so với ngô thường, giảm sự thiếu hụt đạm khi sử dụng.
Thông qua dự án "Phát triển giống ngô chịu hạn nhằm cải thiện thu nhập cho Nông dân vùng Đông Nam Châu Á” (AMNET), chúng ta đã thu thập được một số nguồn nguyên liệu mới từ CIMMYT và các nước trong khu vực, bước đầu tạo ra một số tổ hợp lai có triển vọng. Nhờ nguồn nguyên liệu tạo dòng khá phong phú và được thử nghiệm trong nhiều điều kiện sinh thái và mùa vụ khác nhau nên các giống ngô lai mới tạo ra đã tỏ ra có nhiều ưu thế hơn như: chịu hạn, chống đổ, ít nhiễm sâu bệnh, chất lượng và mẫu mã hạt tốt hơn như: LVN98, VN8960, LCH9, LVN61, LVN14...
Trong chọn tạo giống, ngoài việc cải thiện năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh của giống mới cũng là vấn đề luôn được các nhà tạo giống quan tâm. Theo kết quả điều tra của Viện Nghiên cứu ngô, từ năm 2007-2010, tại vùng Đông Nam bộ và Tây Nguyên, nấm gây bệnh gỉ sắt đã làm giảm năng suất ngô từ 10-15% ở vụ Xuân hè và 25-60% ở vụ Thu đông. Để hạn chế được thiệt hai về năng suất ngô ở hai vùng trên, Trần Thị Phương Hạnh và cs (2011)[13] đã khảo sát 109 tổ hợp lai qua 3 năm ở 4 vùng sinh thái và chọn được hai tổ hợp lai là F449 và F600, có khả năng chịu hệnh gỉ sắt, năng suất đạt 9 tấn/ha.
Cùng với phương pháp chọn tạo giống truyền thống, thì việc ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra các giống có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận sinh học và phi sinh học đã đạt được những kết quả quan trọng.
Bằng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn, Bùi Mạnh Cường và cs (1998)[6], đã nghiên cứu tạo cây ngô đơn bội kép thành công, giúp các nhà tạo giống rút ngắn được 1 nửa thời gian tạo dòng thuần so với phương pháp tạo dòng truyền thống.
Khuất Hữu Trung và cs (2006) [42], cũng bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn, từ 32 nguồn vật liệu ưu tú đã xây dựng được tập đoàn dòng ngô thuần mang nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, phục vụ cho công tác tạo giống ngô lai.
Một hướng nghiên cứu mới đầu tiên ở Việt Nam là chuyển đổi dòng ngô thường thành dòng ngô QPM bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn. Để khắc phục nhược điểm là khả năng chống chịu các bệnh nhiệt đới kém và tỷ lệ hạt/bắp của ngô QPM thấp hơn ngô thường, các nhà khoa học trên thế giới cải tạo dòng QPM thế hệ mới bằng phương pháp backcross, chuyển hệ thống gen o2o2 từ dòng QPM sang ngô thường, nhưng phải mất 4-5 năm mới tạo ra dòng QPM mới. Phương pháp nuôi cấy bao phấn ở Việt Nam đã rút ngắn thời gian tái tạo dòng QPM (Bùi Mạnh Cường và cs, 2006)[53].
Ngoài phương pháp nuôi cấy bao phấn, marker di truyền trong chọn tạo giống cũng mang lại hiệu quả vô cùng to lớn. Marker di truyền được phát hiện thông qua phương pháp đánh dấu các đoạn Olygonucleotit. Có thể sử dụng một số marker di truyền trong việc đánh giá chọn lọc trực tiếp nguồn nguyên liệu chịu hạn hoặc gián tiếp qua marker chỉ thị khả năng tổng hợp, tích lũy hàm lượng axit abscisic (ABA) ở lá thông qua phương pháp RFLP. Ngoài ra có thể sử dụng phương pháp RFLP, RAPD, SSR... để đánh giá ưu thế lai, xây dựng bản đồ di truyền, chọn lọc sớm các cặp lai tốt..., giúp đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống (Bùi Mạnh Cường, Ngô Hữu Tình, 2001)[7].