Ngô (Zea mays L.), cùng với lúa mì và lúa gạo là ba cây lương thực hàng ựầu trên toàn thế giới và là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay. Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ ựầu thế kỷ 20 ựến nay, nhất là trong gần 50 năm qua, ngô là cây trồng có mức ựộ tăng trưởng cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu về cả ba chỉ tiêu chắnh là năng suất, diện tắch và sản lượng. Vào năm 1961, diện tắch ngô toàn thế giới là 105,5 triệu ha, năng xuất trung bình 19,4 tạ/ha và sản lượng là 205 triệu tấn. Năm 2009, theo số liệu của tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên Hợp Quốc (FAO) sản xuất ngô thế giới ựạt kỷ lục cả về diện tắch, năng xuất cũng như sản lượng cụ thể: diện tắch ngô toàn thế giới là 159,53 triệu ha, năng suất trung bình ựạt 5,18 tấn/ha và tổng sản lượng ựạt 817,1 triệu tấn (FAOSTAT, 2009)[30].
Tuy nhiên, hiện nay việc phát triển ngô trên thế giới ựang gặp phải khó khăn do sự biến ựổi khắ hậu, trái ựất nóng lên làm thay ựổi các vùng ựất trồng trọt. đất ựai bị hạn hán, chua phèn, nhiễm mặn, ảnh hưởng nghiêm trọng ựến sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất ngô nói riêng. Thực tế, hầu hết ngô ựược trồng trên các vùng ựất khó khăn (không chủ ựộng tưới...). Do vậy, các nhà khoa học trên thế giới ựã tập chung nghiên cứu chọn tạo các giống mới và các biện pháp kỹ thuật nhằm tăng cường hiệu quả của sản xuất ngô trên các vùng khó khăn.
Khả năng chống chịu của giống bao gồm khả năng chống chịu các tác nhân sinh học và phi sinh học. Trong các tác nhân phi sinh học thì hạn là một trong những nhân tố có ảnh hưởng lớn nhất tới năng suất trên phạm vi rộng lớn, có tắnh toàn cầu, cây ngô cũng không nằm ngoài tác ựộng của hạn, nhất là những vùng trồng ngô nhờ nước trời. Trên thế giới có tới 47% diện tắch canh tác bị khô hạn. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp Mỹ USDA (2007) và Monsanto (2007)[43] cho thấy, năng suất ngô liên vụ 2006- 2007 giảm 23% so với liên vụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 18 2005- 2006 là do hạn hán gây ra. Trong ựó, một số quốc gia như Mỹ giảm 14,7 triệu tấn; Pháp giảm 1,36 triệu tấn; Rumani giảm 1,8 triệu tấn....Theo ựánh giá của FAO (2007), thì hạn là một trong những thách thức lớn nhất ựối với cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng.
Các nhà chọn giống ngô tại CIMMYT (Edmeades, 1997; Vasal, S.K, 1999)[29],[51]) tổng kết rằng nếu bất thuận phi sinh học là phổ biến trong vùng thì các nhà chọn giống nên thanh lọc các vật liệu trong ựiều kiện bất thuận phi sinh học. Vì nếu chọn lọc trong ựiều kiện thuận lợi thì ựộ di truyền và biến ựộng di truyền về năng suất thường bị giảm nhiều trong ựiều kiện bất thuận phi sinh học.
Các lĩnh vực sinh lý thực vật, di truyền chọn giống cây trồng và di truyền phân tử ựều ựã có những kết luận là có thể khai thác sự khác nhau về sinh trưởng- phát triển, khống chế ựiều kiện thắ nghiệm chọn lọc theo yêu cầu và khai thác ựộ biến ựộng di truyền trong các nguồn vật liệu tạo giống ngô ựể tạo ra các giống ngô lai cho năng suất cao, ổn ựịnh trong ựiều kiện thiếu nước. Thách thức lớn nhất ựối với tạo giống ngô chịu hạn, nhờ nước trời ở các nước ựang phát triển là khó dự ựoán ựược thời ựiểm xảy ra hạn và khoảng thời gian hạn. Mặt khác mức ựộ hạn biến ựộng khác nhau qua các năm. Thêm vào ựó tại vùng nhiệt ựới hạn thường xảy ra ở các vùng khó dự ựoán mưa, nhiệt ựộ biến ựộng thất thường, ựất ựai kém màu mỡ.
Năng suất ngô không ngừng tăng trong những năm từ 1987 Ờ 2004, tăng từ 14,2 ựến 34,9 tạ/ha (tăng 2,5 lần) trong khi ưu thế lai về ngô gần như không tăng (Bùi Mạnh Cường, 2007[2]; Wesley và Gregory, 2002[53]; Tuberosa, Silvio, 2002[50]). Năng suất ngô tăng lên nhờ 3 yếu tố: Tăng năng suất dòng, tăng khả năng chống chịu với ựiều kiện bất thuận và tăng mật ựộ (Duvick, 2001[28]).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 19 để chọn tạo ựược vật liệu có khả năng chịu hạn, việc sử dụng môi trường bất thuận (ắt mưa) ựể ựánh giá khả năng chống chịu của vật liệu thông qua một số ựặc ựiểm hình thái ựược Ceccarelli, 1987[25] cho là hiệu quả hơn chọn lọc trong ựiều kiện thuận lợi. Một số nhà khoa học CIMMYT ựã áp dụng chọn lọc tập ựoàn vật liệu ngay từ giai ựoạn ựầu trong ựiều kiện hạn, vì chọn lọc ở giai ựoạn ựầu sẽ có nhiều cơ hội chọn ựược ựúng vật liệu mong muốn (Banziger và Lafitte, 1997)[22]; (Banziger và Edmeades, 2000)[21]... Vắ dụ như sử dụng hai quần thể ngô trắng ỘTuxpeno Sequisa C6Ợ (TS6) và ỘLa Posta SequisaỢ (LPS) thử khả năng chịu hạn ngay ở ựời S1 ở ba mức ựộ khác nhau là tưới ựầy ựủ, hạn trung bình và hạn nặng, ựã làm giảm năng suất và tăng chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu (ASI) (Betran, 1997[24] ; Banziger và Betran, 1997[20]; Beck và Betran, 1997[23]). Thắ nghiệm này ựược lặp lại ở thế hệ S3 và khi sử dụng làm cây thử (Tester) cũng cho kết quả tương tự. Bulkan (1996) cũng cho rằng tắnh chịu hạn ựược ựóng góp một phần của ưu thế lai. Căn cứ vào ựó các tác giả nhận ựịnh rằng việc chọn lọc tắnh chịu hạn thông qua sự chênh lệch thời gian tung phấn Ờ phun râu (ASI) và suy giảm năng suất của các dòng trong ựiều kiện hạn. Chương trình ngô của Thailand ựã chọn lọc ựược các quần thể chịu hạn như Suwan 1 và Suwan 5. Tùy thuộc vào sơ ựồ chọn lọc và cường ựộ chọn lọc áp dụng, năng suất ựã tăng từ 59 - 233kg/ha/chu kỳ chọn lọc fullsib hay chọn lọc S1 (Pingali và Pandey, 2001[46]). Chọn lọc chịu hạn còn có thể tiến hành ựược ở dòng thuần và từ các dòng này ựã phát hiện ựược một số tổ hợp lai chịu hạn. Các tổ hợp lai giữa các dòng thuần ựược tạo ra từ các quần thể chịu hạn cho năng suất cao hơn 20% so với các tổ hợp lai giữa các dòng ựược tạo ra từ các nguồn vật liệu mẫn cảm với ựiều kiện hạn, với mức năng suất bình quân 1,6 tấn/ha trong ựiều kiện hạn. Xác suất thu ựược các giống ngô lai giữa các dòng tạo ra từ nguồn vật liệu chịu hạn (cho năng suất vượt trội 30- 50% so với trung bình năng suất trên) cao gấp 3-5 lần so với các tổ hợp lai giữa các dòng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 20 tạo ra theo phương pháp truyền thống. Như vậy các nhà khoa học tạo giống ngô trên thế giới và ở CIMMYT ựã ựạt ựược một số thành tựu chọn tạo giống chống chịu hạn. điều này cho thấy các nhà chọn tạo giống cây trồng trên thế giới ựã theo kịp với những thay ựổi của môi trường như hạn. Chúng ta có thể nhập nội nguồn nguyên liệu, kế thừa thành tựu, tiếp tục nghiên cứu trong ựiều kiện của Việt Nam ựể nhanh chóng tạo ra ựược một số giống ngô lai chịu hạn phục vụ sản xuất các vùng không có ựiều kiện tưới.
Hầu hết các nghiên cứu về marker phân tử ựều quan tâm ựến các thành phần rất ựặc biệt trong sự kiện chống chịu khô hạn ựó là:
- Khả năng của rễ cây phát triển sâu xuống dưới tầng ựất bên dưới;
- Tình trạng tung phấn và phun râu với thời gian cách quãng ựược xác ựịnh (ASI- anthesis to skilking interval);
- Sự ựiều tiết áp suất thẩm thấu (OA- osmotic adjustment); - Hiện tượng biến dưỡng ABA (abscisic acid);
- Hiện tượng nông học WUE (waiter use effciency - hiệu quả sử dụng nước) Lê Quý Kha, 2005.[7].
Bên cạnh ựó, chọn giống thắch nghi theo từng vùng sinh thái không những cải thiện ổn ựịnh hơn về năng suất mà còn hạn chế rủi ro (Lê Quý Kha, 2005[7]; Lin và Bins, 1988[42]; Zaidi, 2000[56]).
Hiện nay công tác nghiên cứu khoa học và ứng dụng sản xuất ngô ựang bước sang giai ựoạn mới, ựó là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô lai chịu hạn và ựã có những thành công nhất ựịnh. Năm 2004, các nhà khoa học CIMMYT ựã xác ựịnh thêm một số chỉ thị liên quan ựến tắnh trạng chịu hạn của ngô, ựồng thời cũng xác ựịnh ựược một số chỉ thị SSR liên kết với các gen chịu hạn trên cơ sở ựó xác ựịnh ựược chắnh xác các vật liệu chịu hạn (Xie Chuan Ờ Xiao, 2004[54]; Bùi Mạnh Cường, 2007[2]; George Luz, 2004[34]; Pichet Grudloyma và Surapong Prasitwattanaseree, 2004[35]).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 21 Năm 2003 có khoảng hơn 17 quốc gia sử dụng ngô chuyển gen (Clive James, 2003[26]), ựến năm 2006 tăng 13% (12 triệu ha) và nhận ựịnh trong 10 năm (2006 Ờ 2015) sẽ tăng từ 20 nước lên 40 nước trồng cây chuyển gen và ắt nhất có hơn 20 triệu ha ngô chuyển gen ựược trồng, nhưng giai ựoạn (2010 Ờ 2015) tập trung nghiên cứu chuyển gen chịu hạn cho ngô (Clive James Ờ ISAAA, 2007[27]) và có nhiều tập ựoàn dành nhiều nỗ lực cho mục tiêu này như Syngenta, Mosanto... nhằm ựưa sản lượng ngô chuyển gen chiếm 85% (333 triệu tấn) vào năm 2020.