Tìm hiểu phản ứng với mật độ trồng của giống ngô đường lai kiểu cây mới Tiên Việt 3 tại Gia Lâm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA NÔNG HỌC -------------
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “TÌM HIỂU PHẢN ỨNG VỚI MẬT ĐỘ TRỒNG CỦA GIỐNG NGÔ ĐƯỜNG LAI KIỂU CÂY MỚI TIÊN VIỆT 3 TẠI GIA LÂM” Người thực hiện : VŨ NGỌC BẮC Lớp : KHCT A Khóa : 51 Ngành : KHOA HỌC CÂY TRỒNG Người hướng dẫn : PGS.TS. VŨ VĂN LIẾT HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC Trang PHẦN I. MỞ ĐẦU 1 1.     Tính cấp thiết của đề tài 1 2.     Mục đích yêu cầu 3 PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Giới thiệu chung về cây ngô 4 2.1.1. Nguồn gốc phân loại 4 2.1.2. Đặc điểm sinh vật học 8 2.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô đường 12 2.2.1. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do 12 2.2.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ưu thế lai 15 2.2.3. Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô 18 2.3. Nghiên cứu mật độ trồng ngô đường 25 2.3.1 Mật độ trồng đến sinh trưởng phát triển 25 2.3.2 Mật độ trồng ngô đến năng suất 27 2.3.3. Mật độ trồng đến chống chịu. 29 2.4. Tình hình sản xuất ngô đường trên thế giới và Việt Nam 31 2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô và ngô đường ở Việt Nam 34 PHẦN III. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 3.1. Vật liệu nghiên cứu 38 3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 38 3.3. Công thức thí nghiệm 38 3.4. Phương pháp nghiên cứu 39 3.4.1. Bố trí thí nghiệm theo kiểu RCB với 3 lần nhắc lại 39 3.4.2. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng 40 3.4.3. Các chỉ tiêu theo dõi 40 3.5. Phương pháp xử lý số liệu 43 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44 4.1. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sự sinh trưởng của 2 giống ngô đường Tiên việt 3 và Sugar 75 44 4.2. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến các chỉ tiêu sinh trưởng của giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75. 47 4.2.1. Ảnh hưởng của mật độ trổng đến tăng trưởng chiều cao cây của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75. 47 4.2.2. Ảnh hưởng của mật độ đến động thái ra lá của của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75. 50 4.3.1. Ảnh hưởng của mật độ đến chiều cao cây cuối cùng, chiều cao đóng bắp, đường kính gốc, tổng số lá và mức độ hở lá bi. 53 4.3.2. Ảnh hưởng của mật độ đến diện tích lá, chỉ số diện tích lá, hiệu suất quang hợp thuần và lượng quang hợp quần thể 57 4.3.3. Ảnh hưởng của mật độ đến khả năng chống chịu 63 4.4.1. Tỷ lệ bắp hữu hiệu 66 4.4.2. Chiều dài bắp và đường kính bắp 67 4.4.3. Số hàng hạt /bắp và số hạt/hàng 68 4.4.4. Khối lượng 1000 hạt 68 4.5.1. Năng suất cá thể 69 4.5.2. Năng suất lý thuyết 70 4.5.3. Năng suất bắp tươi và Sugar 75 ở các mật độ. 71 4.6. Đánh giá một số tính trạng chất lượng của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75. 72 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 75 5.1. Kết luận 75 5.2. Đề nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực tập tốt nghiệp tại Viện Nghiên cứu Lúa - Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, tôi luôn nhận được sự quan tâm, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Thầy PGS.TS. Vũ Văn Liết (Bộ môn Di Truyền - chọn giống Cây trồng, ĐHNN Hà Nội). Qua đợt thực tập tốt nghiệp kỳ I năm 2010, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức về cây Ngô, cách theo dõi thí nghiệm cũng như cách xử lý số liệu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS.Vũ Văn Liết. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới: - Ban Giám đốcViện Nghiên cứu Lúa - Các cô, chú, anh, chị trong phòng Ngô - Viện nghiên cứu Lúa Đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình thực tập tốt nghiệp. Cuối cùng tôi xin cảm ơn tới: - Gia đình luôn động viên cho tôi trong suốt thời gian thực tập - Các thầy cô trong Bộ môn Di truyền- Chọn giống Cây trồng, ĐHNN Hà Nội cùng bạn bè, những người luôn giúp đỡ trao đổi kinh nghiệm cho tôi. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2010 Sinh viên Vũ Ngọc Bắc DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1.Màu sắc hạt và lõi của một số dạng ngô đường 8 Bảng 2.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới 32 Bảng 2.2 Sản xuất ngô của Việt Nam giai đoạn 1961 - 2007 35 Bảng 4.1. Ảnh hưởng của mật độ đến thời gian sinh trưởng của giống ngô đường Tiên Việt 3 và Surgar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè thu 2009. 45 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của mật độ đến tăng trưởng chiều cao cây của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội 47 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của mật độ đến tăng trưởng số lá của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè Thu 2009 51 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của mật độ đến chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, đường kính gốc, tổng số lá và độ hở lá bi của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè Thu 2009 53 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của mật độ đến diện tích lá, chỉ số diện tích lá của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội Vụ Hè thu 2009. 58 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của mật độ đến hiệu suất quang hợp thuần và lượng quang hợp quần thể của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè thu 2009 62 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của mật độ đến khả năng chống chịu của hai giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè thu 2009 63 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của mật độ đến các yếu tố cấu thành năng suất của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè thu 2009. 66 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của mật độ đến năng suất của 2 giống Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Hè Thu 2009 69 Bảng 4.10. Đánh giá một số tính trạng chất lượng của 2 giống ngô đường Tiên Việt 3 và Sugar 75 tại Gia Lâm, Hà Nội vụ Xuân 2009. 73 DANH MỤC HÌNH Hình 4.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của giống Tiên Việt 3 và giống Sugar 75. 48 Hình 4.2. Động thái tăng trưởng số lá của giống Tiên Việt 3 và giống Sugar 75 52 Hình 4.3.: Biểu diễn tỉ lệ chiều cao đóng bắp so với chiều cao cây cuối cùng. 54 Hình 4.4: Đồ thì biễu diễn năng suất lý thuyết của các công thức mật độ 71 Hình 4.5: Đồ thị biễu diễn năng suất tươi của các công thức mật độ 72 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CCCCC Chiều cao cây cuối cùng CĐB Cao đóng bắp DTL Diện tích lá ĐC Đối chứng ĐKG Đường kính gốc. LAI Chỉ số diện tích lá NAR Hiệu suất quang hợp thuần. NSLT Năng suất lý thuyết P Lượng quang hợp quần thể. P1000 Khối lượng 1000 hạt. PR Phun râu RN Răng đậm SL Sinh lý T Trắng TC Trỗ cờ XĐ Xanh đậm VĐ Vàng đậm VN Vàng đậm VT Vàng tươi PHẦN MỘT MỞ ĐẦU 1.     Tính cấp thiết của đề tài Ngô đường ( Zea mays var. Rugosa) là nhóm ngô thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng tinh bột của nội nhũ khoảng 25 - 41% khối lượng hạt, hàm lượng đường và dextrin khá cao: 19 - 31% khối lượng hạt, độ Brix đạt tới 18 - 27. Ngô đường rất thích hợp dùng để ăn tươi và dùng trong công nghiệp thực phẩm. Nhiều nước trên thế giới đã phát triển trồng ngô đường phục vụ tiêu dùng và xuất khẩu đem lại nguồn thu lớn đóng góp cho thu nhập kinh tế quốc dân như Mỹ, Hungari, Đức, Thái Lan, Trung Quốc, Đài Loan… Sản xuất ngô đường phục vụ ăn tươi, chế biến ngày càng được mở rộng diện tích ở các nước trên thế giới. Thái Lan là nước trong khu vực Châu Á, gần điều kiện với Việt Nam, hàng năm Thái Lan sản xuất và chế biến đóng hộp xuất khẩu tăng từ 30.000 tấn năm 2000 lên 82.500 tấn năm 2003 (Ponnarong Prasertsri, 2003). Ở nước ta ngô thực phẩm mới được nghiên cứu khoảng 15 năm trở lại đây, do vậy những thành tựu chọn tạo giống, kỹ thuật canh tác và chế biến còn rất hạn chế. Những năm gần đây trồng ngô thực phẩm nói chung và ngô đường nói riêng đã bước đầu phát triển, nhưng hầu hết các giống ngô đường đều là nguồn nhập nội như Sugar 75, TN115, TN103, Sakita, Hoa Trân…Chính điều này đã hạn chế sản xuất và hiệu quả trồng ngô đường ở nước ta do chi phí hạt giống cao (350.000 – 750.000đ/kg), gây khó khăn cho người sản xuất (Lê Quý Kha, 2006). Những giá trị dinh dưỡng, kinh tế của ngô đường đã thu hút các quốc gia tập trung nghiên cứu chọn tạo giống, kỹ thuật trồng trọt và chế biến ngô đường. Công tác chọn tạo giống ngô đường trên thế giới đạt được những thành tựu to lớn trong nâng cao năng suất, chất lượng và chống chịu của ngô đường. Tuy nhiên, công tác chọn tạo giống ngô đường có chất lượng cao mới đang ở những bước đầu, chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Đặc biệt ở Việt Nam hầu hết các địa phương sản xuất ngô đường đều phải mua hạt giống nhập nội với giá thành cao. Ở nước ta những thành tựu chọn tạo giống, kỹ thuật canh tác và chế biến còn rất hạn chế. Chính những nguyên nhân này mà hạn chế sản xuất và hiệu quả trồng ngô đường ở nước ta. Tuy nhiên nghiên cứu chọn tạo giống ngô đường ưu thế lai trong nước sẽ có khả năng thích nghi cao với điều kiện Việt Nam, góp phần làm giảm giá thành hạt giống, tăng hiệu quả kinh tế cho người sản xuất và làm đa dạng hoá các sản phẩm từ cây ngô. Vì vậy yêu cầu trước hết của ngành sản suất ngô là tạo ra những giống ngô tốt phục vụ công tác lai tạo để cho ra nhiều giống ngô lai năng xuất cao chất lượng tốt. Cùng với việc tạo ra các giống ngô lai có năng suất cao và khả năng chịu mật độ cao, thì việc thu hẹp khoảng cách hàng đã góp phần nâng cao năng suất ngô. Theo Minh Tang Chang, năng suất ngô của Mỹ trong hơn 40 năm qua tăng thêm 58% nhờ giống lai đơn, 21% nhờ tăng mật độ và 5% nhờ thu hẹp khoảng cách hàng. Ở Việt Nam Mật độ và khoảng cách trồng là những vấn đề được nghiên cứu nhiều trong canh tác ngô. Theo Phan Xuân Hào (2008) thì các giống ngô trong thí nghiệm cho năng suất cao nhất khi trồng với khoảng cách hàng 50cm (hoặc 40 cm), tiếp đó là 70 (cm) và thấp nhất là ở 90 (cm) ở tất cùng một mật độ. Các giống thí nghiệm( kể cả giống thấp cây,lá đứng, thân nhỏ, lá thoáng) cho năng suất cao nhất ở mật độ 8 vạn cây/ha với khoảng cách 50x25 (cm). Cũng theo tác giả năng suất cây trồng tăng do trồng ở hang hẹp là do: Khi trồng ở hàng hẹp, đặc biệt là với mật độ tương đối cao, kéo theo khoảng cách trồng cây trong hàng rộng hơn, từ đó khoảng cách giữa các cây được phân bố đều nhau hơn, nhờ vậy chúng nhận được ánh sang nhiều hơn, giảm tối đa sự cạnh tranh về dinh dưỡng và các yếu tố sinh trưởng phát triển khác. Khoảng cách hàng hẹp cũng làm hạn chế sự rửa trôi đất và dinh dưỡng, hạn chế cỏ dại phát triển và bốc hơi nước do đất sớm bị che phủ.Có thể nói việc nghiên cứu kỹ thuật canh tác để làm tăng năng suất cây trồng cũng là biện pháp khả quan trong việc nâng cao hiệu quả trồng trọt. Trên cơ sở hợp tác nghiên cứu giữa trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội và Đại học Vân Nam Trung Quốc chúng tôi thực hiện đề tài “Tìm hiểu phản ứng với mật độ trồng của giống ngô đường lai kiểu cây mới Tiên Việt 3 tại Gia Lâm” nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất và góp phần vào bộ giống ngô đường tại Việt Nam. 2.     Mục đích yêu cầu 2.1.  Mục đích Tìm hiểu mật độ trồng khác nhau đối với giống ngô đường kiểu cây mới Tiên Việt 3 nhằm xác định mật độ trồng thích hợp cho giống ngô đường kiểu cây mới trong điều kiện Việt Nam. 2.2.   Yêu cầu Đánh giá sinh trưởng phát triển của giống ngô đường Tiên Việt 3 trong điều kiện vụ Hè Thu 2009 dưới điều kiện sinh thái đồng bằng sông Hồng. Đánh giá khả năng quang hợp của giống ngô ngô đường Tiên Việt 3 ở các mật độ khác nhau. Đánh giá khả năng chống chịu của giống ngô đường Tiên Việt 3 ở các mật độ trồng khác nhau. Đánh giá năng suất và yếu tố tạo thành năng suất của giống ngô đường Tiên Việt 3 ở các mật độ trồng khác nhau. Đánh giá chất lượng của giống ngô đường Tiên Việt 3 ở các mật độ trồng khác nhau. PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu chung về cây ngô 2.1.1. Nguồn gốc phân loại Việc trồng ngô được bắt nguồn ở Trung Mỹ, Đặc biệt là Mêhicô, từ đó ngô được truyền bá lên phía bắc tới Canada và xuống phía nam tới Achentina. Ngô cổ nhất khoảng 7000 năm, được các nhà khảo cổ học tìm thấy ở Teotihuncan, một thung lũng gần Puebla ở Mêhicô, nhưng có lẽ còn có các trung tâm khởi nguyên thứ cấp ở Châu Mỹ (Vũ Đình Hoà, Bùi Thế Hùng,1995)[8]. Nguồn gốc này ảnh hưởng tới một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển của cây ngô, ảnh hưởng đến một số yêu cầu của cây ngô đối với các điều kiện ngoại cảnh và là những điều cần được chú ý đến trong quá trình tác động các yếu tố kỹ thuật tăng năng suất ngô (Đường Hồng Dật, 2004). Vào cuối thế kỷ 15, sau sự khám phá lục địa Châu Mỹ của Christopher Columbus, ngô được nhập vào Châu Âu qua Tây Ban Nha. Sau đó ngô được truyền bá qua các vùng khí hậu ấm áp của Địa Trung Hải và lên Bắc Âu. Mangelsdorf và Reeves (1939) chỉ ra ngô được trồng ở mọi vùng nông nghiệp thích hợp trên thế giới và tất cả các tháng trong năm ngô đều được thu hoạch ở đâu đó trên thế giới. Ngô được trồng từ vĩ độ 580 Bắc ở Canada và Liên xô cũ tới vĩ độ 400 Nam bán cầu. Ngô cũng được trồng ở những vùng thấp hơn mực nước biển ở đồng bằng Caspia và ở độ cao trên 4000 m ở dãy Anđơ của Pêru. Mặc dù ngô có tính đa dạng rất lớn, tất cả các loại ngô được biết đến ngày nay đều đã được người dân bản xứ tạo ra khi khám phá ra Châu Mỹ. Tất cả các loại hình ngô được phân loại là Zeamays. Hơn nữa, bằng chứng thực vật học, di truyền và tế bào học chỉ ra một nguồn gốc chung đối với mọi loại hình ngô hiện có. Hầu hết các nhà nghiên cứu tin rằng ngô hình thành từ teosinte, Euchlaena mexicana Shrod, một loại cây trồng hang năm có lẽ có họ hang gần nhất với ngô. Tuy vậy, các nhà nghiên cứu khác tin rằng ngô bắt nguồn từ một dạng ngô dại mà nay không còn nữa. Sự gần gũi của teosinte với ngô xuất phát từ thực tế là cả 2 có 10 nhiễm sác thể và đồng dạng với nhau hoặc đồng dạng không hoàn toàn. Việc chuyển gen giữa cây teosinte và ngô đã xảy ra trong quá khứ và vẫn xảy ra trong ngày nay ở một vài nơi của Mêhicô và Guatemala nơi teosinte mọc giữa những cây ngô. Galinat (1977) đã chỉ ra rằng những giả thuyết khác nhau về nguồn gốc của ngô về cơ bản 2 giả thuyết vẩn tồn tại: trước hết, teosinte ngày nay là tổ tiên của cây ngô hoặc teosinte nguyên thuỷ là tổ tiên chung của cả cây ngô và teosinte, thứ hai, dạng ngô bọc đã bị diệt chủng là tổ tiên của ngô, với teosinte là dạng đột biến của ngô bọc này. Trong bất kỳ trường hợp nào hầu hết những ngô ngày nay tạo ra từ những vật liệu đã phát triển ở miền nam nước Mỹ, Mêhicô, Trung và Nam Mỹ. (Vũ Đình Hoà, Bùi Thế Hùng, 1995) . Phân loại thực vật Ngô thuộc họ hoà thảo Poacea tộc Tripsacaea (Maydea). Tên khoa học là Zeamays L. Tộc Tripsacaea có 4 chi: Chi Zea L. Chi Euchlaena Chi Tripsacum Chi Coix (Đinh Thế Lộc và cộng sự, 2001). Từ tộc (tribus) Maydeae, 2 chi (genus) Euchlaena Schrad và Tripsacum L là gần với chi ngô Zea L. Cơ sở của bảng phân loại ngô là hệ thống do Sturtevant đề xuất năm 1899 dựa trên các đặc diểm hình thái nội nhũ trong hạt. Theo bảng phân loại này loài ngô được phân thành các loài phụ (các nhóm) sau đây: 1-Ssp amilaceae - ngô bột. 2- Ssp indentata – ngô răng ngựa. 3- Ssp indurate – ngô đá rắn: ngô tẻ. 4- Ssp everta – ngô nổ. 5- Ssp saccharata - ngô đường. 6- Ssp ceratina – ngô nếp. 7- Ssp tunicate – ngô vảy, ngô bọc. (Nguyễn Văn Hiển, 2000) Ngô đường (Zea mays L.) đôi khi gọi theo biến chủng là Zea mays L. var. rugosa (hoặc saccharata) là cây hàng năm, họ hoà thảo, bộ nhiễm sắc thể 2n=20.( Tom Barnes và cộng sự, 2001) Ngô đường là một đột biến lặn của ngô thường, một số là đột biến lặn của gen điều khiển tổng hợp tinh bột (su) và những biến đổi khác, gen điều khiển độ ngọt hay nhăn nheo (sh2) (USDA ,2008). Ngô đường siêu ngọt được nhà khoa học John Laughnan của đại học Urbana phát hiện năm 1959 khi thử hạt ngô khô, ông rất ngạc nhiên vể độ ngọt của một hạt ngô đột biến được nhận từ trung tâm dự trữ di truyền cây ngô của trường ở Urbana. Đột biến đó được biết là shrunken2 và sau đó được biết là một dạng ngô siêu ngọt trên thế giới (Linda Mc Graw, Martin M. Sachs, 2000). Đặc điểm của ngô đường được nhiều nghiên cứu công bố như Abedon, BG and Tracy, WF (1996), Tom Barnes và cộng sự (2001) với đặc điểm nổi bật về chất lượng hạt và màu sắc hạt. Ngô đường có rất nhiều màu sắc khác nhau: trắng, vàng, đỏ, tím và dạng lẫn tạp. Trong đó phổ biến là dạng có nội nhũ vàng và nội nhũ trắng, nội nhũ vàng. Sự lẫn tạp phấn của các dạng nội nhũ vàng và nội nhũ trắng tạo ra dạng lẫn tạp vàng - trắng ( Bi- colors) (gồm 75% vàng và 25% trắng trên cùng 1 bắp) ở ngô đường. Tuy nhiên, nếu dạng lẫn vàng - trắng giao phấn với dạng màu vàng thì màu của nội nhũ sẽ có màu vàng là chính. (Abedon, BG and tracy, WF, 1996)(Steve Diver, George Keeper, Preston Sullivan 2001) Phân loại ngô đường có thể dựa trên hàm lượng đường và một số đặc diểm khác. Vince Fritz và cộng sự (2003,2006) dựa trên hàm lượng đường và một số đặc điểm phân ngô đường thành 3 nhóm: + Ngô ngọt thường-Normal sugary (su) là ngô tiêu chuẩn cho tiêu dùng ăn tươi, nảy mầm được ở nhiệt độ 15 - 180C. + Ngô ngọt đậm – Sugary enhanced (se) độ đường cao hơn và thời gian chuyển đường thành tinh bột chậm hơn sau thu hoạch, nội nhũ rất mềm, nảy mầm ở nhiệt độ 15-180C. + Ngô siêu ngọt- Supersweet or shrunken-2 (sh2) ngô có hàm lượng đường cao gấp 2-3 lần ngô ngọt tiêu chuẩn, ngô cho thị trường ăn tươi, hạt nhỏ và nhẹ hơn hai loại trên, hạt nhăn nheo(USDA ,2008). Ngoài ra B. Rosie Lerner và N. Dana dựa trên đột biến đã phân ngô đường thành 6 nhóm như sau: 1) Ngô đường cơ bản: (su su*) 2) Loại ngô đường dã bị biến đổi một phần tội thiểu là 23% nội nhũ biến đổi như sau: - Sự phối hợp hoặc ngô siêu ngọt (su sh2*). - Ngô đường ngọt đậm (su se). 3) Dạng biến đổi hoàn toàn (su se*) biến đổi tất cả nội nhũ . 4) Chỉ có 1 gen thay thế (su) thông thường là (sh2). 5) Có nhiều gen thay thế gen (su-se, và wx* là nhóm thay thế (su). 6) Một dạng tương đối mới của ngô đường được biết như “ bộ ba” gồm hai phần gen tăng cường (se) và một phần gen siêu ngọt (sh2) trong nội nhũ trên một bắp. (B. Roise lerner and Michael N. Dana, 1998) Tracy, W.F và cộng sự dựa trên di truyền phân tử phân thành 4 nhóm là su1, su2, se và sh2, 4 nhóm này khác nhau chủ yếu về khả năng tổng hợp đường, độ mềm của nội nhũ (Tom Barnes và cộng sự, 2001). Sự đa dạng của ngô đường còn được biểu hiện ở màu sắc hạt và màu sắc lõi. Bảng 1.1. Màu sắc hạt và lõi của một số dạng ngô đường Màu sắc  Tên thứ   Hạt  Lõi    Trắng  Trắng  Var. duleis Korn   Hồng(đỏ nhạt)  Đỏ  Var. subduleis Kulesh et Kzhuh   Hồng(đỏ nhạt)  Trắng  Var. flavoduleis Kiorn   Đỏ  Đỏ  Var. rubentiduleis   Tím   Var. subrubentideis Kulesho et Kzhuh   Xanh   Var. rubroduleis Korn   Đen  Trắng  Var. cocruleoduleis Korn   Hạt trong với vạch đỏ   Var. atratoduleis Kulesh et Kozhuh   Hạt trên bắp có nhiều màu   Var. varioduleiss Korn   Nguồn: Cây ngô, Cao Đắc Điểm, NXB Nông nghiệp(Cao Đặc điển và cs, 1988). 2.1.2. Đặc điểm sinh vật học 2.1.2.1 Đặc điểm cơ quan sinh dưỡng - Rễ ngô: Ngô có hệ rễ chùm tiêu biểu cho bộ rễ các cây họ hoà thảo, bao gồm 3 loại rễ chính là: rễ mầm, rễ đốt và rễ chân kiềng. Rễ mầm bao gồm rễ mầm sơ sinh và rễ mầm thứ sinh. Rễ mầm sơ sinh (phôi) là cơ quan xuất hiện đầu tiên sau khi ngô được gieo. Sau một thời gian ngắn xuất hiện, rễ mầm sơ sinh có thể ra nhiều lông hút và nhánh. Thường thì rễ mầm sơ sinh ngừng phát triển, khô đi và biến mất sau một thời gian ngắn vào khoảng giai đoạn lá thứ 3 – V3. Rễ mầm thứ sinh xuất hiện từ trụ gian lá mầm (mesosotyle) của phôi phía dưới mấu của bao lá mầm (coleoptyle) sau sự xuất hiện của rễ chính. Rễ đốt: Còn gọi là rễ phụ cố định xuất hiện ở các đốt thấp của thân, mọc vòng quanh các đốt dưới mặt đất. Ngô ra rễ đốt đầu tiên lúc 3 – 4 lá và có số lượng lớn từ 8 – 16 rễ ở mỗi đốt. Rễ chân kiềng: Rễ chân kiềng mọc quanh các đốt trên mặt đất sát gốc. Rễ chân kiềng to, nhẵn, ít phân nhánh, không có rễ con và lông hút ở phần trên mặt đất. - Thân, lá ngô: Ngô thuộc họ hoà thảo song có thân khá chắc, có đường kính từ 2 – 4cm tuỳ theo giống, điều kiện sinh thái và chăm sóc. Thân có chiều cao khoảng 1,5 – 4m. Thân chính của ngô có nguồn gốc từ chồi mầm (plumule) bao phủ bởi bao lá mầm (coleotyle) nằm trong phôi của hạt ngô. Thân ngô trưởng thành bao gồm nhiều lóng nằm giữa các đốt và kết thúc bằng bông cờ. Số lượng của lóng và chiều dài của lóng là chỉ tiêu quan trọng trong việc phân loại các giống ngô. Thường các giống ngắn ngày có khoảng 14 – 15 lóng, các giống trung bình ngày 18 – 20 lóng và các giống dài ngày có khoảng 20 – 22 lóng. Lóng mang bắp có một rãnh dọc cho phép sự bám và phát triển bình thường của bắp. Lá ngô: Sau khi bao lá mầm mọc lên khỏi mặt đất, các lá bắt đầu lần lượt mở ra. Mỗi một lá được cấu tạo bởi bản lá (phiến lá) và bẹ lá ôm chặt lấy thân và lưỡi lá (thìa lá). Các giống khác nhau có số lá khác nhau, chiều dài chiều rộng, độ dày, lông tơ, màu lá gân lá cũng có sự thay đổi. - Bông cờ và bắp: Ngô là loại cây có hoa khác tính cùng gốc. Hai cơ quan sinh sản đực (bông cờ và cái (bắp) tuy cùng nằm trên cùng một cây song ở những vị trí khác nhau. 2.1.2.2 Đặc điểm cơ quan sinh sản -Hoa đực: Hoa đực thường là bông cờ nằm ở đỉnh cây. Hoa đực xếp theo chùm gồm một trục chính và nhiều nhánh. Hoa đực mọc thành bông nhỏ còn gọi là chét, bông con hoặc gié. Các gié mọc đối diện nhau trên trục chính hay trên các nhánh. Trong mỗi bông nhỏ có hai chùm hoa, một chùm cuống dài và một chùm cuống ngắn. Đôi khi một bông nhỏ có một hoặc ba chùm hoa. Mỗi chùm hoa có hai hoa, có vỏ trấu dài chung cho hai hoa (mày trên và mày dưới) với gân và lông tơ. Ở giữa mỗi hoa có thể thấy dấu vết thoái hoá của của nhụy hoa cái, quanh đó có ba chỉ đực mang ba nhị đực và hai mày nhỏ - mày ngoài tương ứng với lá đài hoa. Khi hoa chín các mày phồng lên, các chỉ nhị dài ra, bao phấn tách ra khỏi hoa và tung các phấn hình trứng có đường kính khoảng 0,1 mm. Mỗi bông nhỏ có hai hoa, mỗi hoa có ba nhị đực, mỗi nhị đực có một bao phấn, mỗi bao phấn có 2 hai ô và trong mỗi ô (phòng) chứa khoảng 1000 – 2500 hạt phấn. Khi bắt đầu nở, các hoa ở 1/3 phía đỉnh trục chính tung phấn trước, sau đó tung phấn theo thứ tự từ trên xuống dưới và từ ngoài vào trong. Một bông cờ trong mùa xuân, hè đủ ấm thường tung phấn trong trong 5 – 8 ngày, mùa lạnh khô có thể kéo dài 10 – 12 ngày. Hoa tung phấn rộ vào khoảng 8 – 10 giờ sang và 14 – 16 giờ chiều. Phấn ngô thích hợp cho thụ tinh tốt nhất khi thời tiết mát mẻ, nhiệt độ khoảng 18 – 20oC, độ ẩm không khí khoảng 80% và ngay sau khi bứt khỏi bao phấn nếu không khả năng thụ tinh sẽ giảm. Theo Cao Đắc Điểm (1988) nếu lấy phấn rồi thụ tinh ngay tỉ lệ hoa tạo thành hạt là 100%, sau 72 tiếngchỉ còn 75%. -Hoa cái: Hoa cái (bắp ngô) phát sinh từ chồi nách các lá, song chỉ một đến 3 chồi khoang giữa thân mới tạo thành bắp. Hoa có cuống gồm nhiều đốt ngắn, mỗi đốt trên cuống có một lá bi bao bọc, lá bi thường không có phiến lá. Trên trục đính hoa cái (cùi, lõi ngô), hoa mọc từng đôi bông nhỏ. Mỗi bông nhỏ có 2 hoa nhưng một hoa thoái hoá, chỉ còn một hoa tạo thành hạt. Phía ngoài hoa có 2 mày (dưới và trên), Ở chủng ngô bọc (pod corn) hai mày này phát triển bao kín hết hạt. Tiếp đến là lá mày ngoài và mày trong, ngay sau mày ngoài quan sát thấy dấu vết của nhị đực và hoa cái thứ hai thoái hoá chính giữa bầu hoa, trên bầu hoa có núm vòi nhụy vươn dài thành râu. Trên râu có nhiều lông tơ và chất tiết làm cho hạt phấn bám vào và dễ nãy mầm. Thời gian phun râu thường sau khi tung phấn 1 – 5 ngày tuỳ thuộc vào giống và điều kiện tự nhiên. Hiện tượng tung phấn trước phun râu thường gạp nhiều ở điều kiện Việt Nam và gọi là tính nhị chín trước (protandry). Ngược lại phun râu trước tung phấn gọi là tính nhụy chín trước (prôtgyhy). Ở điều kiện nước ta râu phun trong khoảng thời gian 5 – 12 ngày, Trên một bắp, hoa cái gần cuống bắp phun râu trước rồi tiến dần lên đỉnh bắp. Trên một cây ngô bắp trên thường phun râu trước bắp dưới 2 – 3 ngày. Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm năm phần chính: vỏ hạt, lớp aleuron, phôi, nội nhũ và chân hạt. Vỏ hạt bao xung quanh hạt là một phần màng nhẵn. Lớp aleuron nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ là phần chính của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng. Nội nhũ có 2 phần: nội nhũ bột và nội nhũ sừng. Tỉ lệ này phụ thuộc vào chủng ngô và các giống ngô khác nhau. Phôi chiếm gần 1/3 thể tích của hạt và gồm các phần: ngù – phần ngăn cách giữa nội nhũ và phôi; lá mầm; trục dưới lá mầm; rễ mầm và chồi mầm.( Lê Công Bến 1997) 2.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô đường 2.2.1. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do Giống ngô thụ phấn tự do (Open pollinated variety- OPV) là giống trong quá trình sản xuất hạt con người không cần can thiệp vào quá trình thụ phấn – chúng thụ phấn tự do- thụ phấn mở (Ngô Hữu Tình, 2003).( Ngô Hữu Tình, 2003) Giống ngô thụ phấn tự do được chia làm: Giống địa phương( Local variety), là những giống ngô đã được trồng và tồn tại trong một thời gian lâu đời, trong vùng sản xuất qua tác động chọn lọc của con người, có những đặc trưng, đặc tính khác biệt với các giống khác và di truyền được cho các thế hệ sau. Giống địa phương có đặc tính thích nghi cao với địa phương, thông qua tính chống chịu sâu bệnh, điều kiện bất thuận của địa phương đó, chất lượng sản phẩm cao và năng suất thấp (Ngô Hữu Tình, 2003)( Ngô Hữu Tình, 2003) với đặc điểm trên, giống địa phương cũng được sử dụng làm vật liệu để lai với nguồn nhập nội nhằm tạo ra các giống có năng suất cao vẫn giữ được đặc tính tốt( Nguyễn Văn Hiển, 2000). Vì vậy dòng ngô địa phương là nguồn nguyên liệu quan trọng cho công tác tạo giống ngô dựa trên cơ sở ưu thế lai. Giống tổng hợp( Synthetic variety). Là thế hệ tiên tiến của giống lai nhiều dòng bằng thụ phấn tự do. Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên thuộc về Hayes và Garber vào năm 1919. Sản xuất hạt ngô giống cải tiến bằng cách tái hợp nhiều dòng tự phối có ưu điểm hơn so với lai đơn , lai kép vì người nông dân có thể giữ giống từ 2-3 vụ, giống tổng hợp ngoài việc sử dụng trực tiếp trong sản xuất còn được coi là nguồn vật liệu tốt để rút dong và tạo giống ngô lai (Ngô Hữu Tình, 2003). Giống ngô thụ phấn tự do cải tiến(improvedvariety), bao gồm các giống tổng hợp và hỗn hợp có một số đặc điểm chính như hiệu ứng với gen cộng được khai thác trong chọn tạo có nền di truyền rộng nên thích ứng rộng, có tiềm năng năng suất khá hơn các giống địa phương, có độ đồng đều chấp nhận được, dễ sản xuất, giá giống rẻ, giống được sử dụng từ 2 đến 3 đời( Mai Xuân Triệu, 1998). Giống hỗn hợp(Composite variety), là thế hệ tiến triển của tổ hợp các nguồn vật liệu ưu tú có nền di truyền khác nhau (Ngô Hữu Tình, 2003). Nguồn vật liệu này bao gồm các giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai kép.. Giống hỗn hợp khác giống tổng hợp ở chỗ có nền di truyền rộng và nhà chọn giống không thể kiểm soát chặt chẽ khả năng kết hợp của các vật liệu tạo giống( Mai Xuân Triệu,1998). Nhóm giống này được gọi là giống quá độ trước khi sử dụng giống lai mới có năng suất cao.(Nguyễn Thế Hùng, 1995) Trong công tác chọn tạo các dòng thuần trung tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế (CIMMYT) đã tạo ra được một khối lượng dòng thuần lớn. Đây là nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác tạo giống ngô cung cấp cho các trung tâm nghiên cứu ở các quốc gia. Vào năm 1985 CIMMYT đưa ra 74 dòng thuần nhiệt đới (CML1 – CML74) và 65 dòng á nhiệt đới (CML75 – CML139) (CIMMYT, 1985). Năm 1992 các nhà nghiên cứu của CIMMYT tiếp tục cung cấp thêm tập đoàn gồm 99 dòng (CML140 – CML238) trong đó bao gồm 33 dòng QPM nhiệt đới (CML140 – CML172), 22 dòng QPM á nhiệt đới (CML173 – CML194), 22 dòng cận nhiệt đới thấp (CML217 – CML238). Ở Việt Nam nghiên cứu về dòng ngô thuần đã được thực hiện rất nhiều. Vào năm 2008 tác giả Lê Quý Kha và cộng sự đã thực hiện đề tài “Khảo sát tập đoàn dòng ngô thuần có chất lượng protein cao (QPM) mới chon tạo ở phía bắc Việt Nam” đã chọn ra được 10 dòng (D3, D6, D8, D21, D22, D24, D42, D58 và D59) có năng suất khá cao (23,37 – 45 tạ/ha), chống đổ, ít nhiễm bệnh ở thân và bắp. ( Châu Ngọc Lý và cs,2008) Hơn 800 giống thụ phấn tự do của ngô đường đã được trồng để phát triển giống ưu thế lai, nhưng chỉ còn một số giống quan trọng còn tồn tại đến ngày nay. Các allel có thể sử dụng cải tiến tính chống bệnh của ngô đường có thể có trong các giống thụ phấn tự do hiện có. Mục đích của nghiên cứu là so sánh 30 giống ngô đường thụ phấn tự do với các giống lai thương mại về phản ứng với bệnh héo rũ, bệnh gỉ sắt, bệnh khô vằn chủng miền Bắc (NSB) và bệnh khô vằn chủng miền Nam (SLB) và phân loại các giống trên cơ sở kiều hình phản ứng với 4 bệnh này, cây nhiễm năm 1994, 1995 và 1996 với Erwinia stewartii, Puccinia sorghi, Exserohilum turcicum hoặc Bipolaris maydí maydis. Triệu chứng theo dõi tỷ lệ trên toàn lô, phân tích phương sai (ANOVA) và giá trị trung bình so sánh sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa. Một số giống thụ phấn tự do biểu hiện nhiễm trung gian đến trung bình với héo rũ, gỉ sắt và khô vằn, nhưng không có giống nào chống chịu hơn giống ngô đường ưu thế lai thương mại. Bởi vì chống chịu của các nguồn gen ngô đường cải tiến với bệnh héo rũ, gỉ sắt và NLB biểu hiện lớn hơn các giống thụ phấn tự do.(Pataky và cs,1988) Để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, rất nhiều cơ quan nghiên cứu đã chọn ra những giống ngô đường có năng suất cao và chất lượng tốt để đưa vào sản xuất đại trà. Điển hình là năm 1990, Viện nghiên cứu ngô đã nhập nội giống ngô đường từ Thái Lan (Super sweet corn) – là giống thụ phấn tự do được trồng khảo sát tại Trung tâm ngô sông Bôi. Qua theo dõi thấy giống thích ứng với điều kiện sinh thái, ít sâu bệnh, nhưng tỷ lệ bắp chưa cao nên Viện nghiên cứu ngô đã đưa vào quá trình chọn lọc đám cải tiến (modified mass selection), chọn lọc bắp trên hàng cải tiến với số lượng 300 gia đình ưu tú(40). Giống được đặt tên là TSB3 vào năm 1992 và đã được đưa đi trồng thử và sản xuất hàng hoá tại một số tỉnh ở Miền Bắc như Hà Nội, Hà Tây, Thanh Hoá… và các tỉnh Miền Trung. Năm 1996, TSB3 được Hội đồng Khoa học Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống quốc gia và cho phép sản xuất theo nhu cầu ngày càng tăng của thị trường trong nước và phục vụ xuất khẩu.(Viện nghiên cứu Ngô, 2006) Bên cạnh Viện nghiên cứu ngô, Bộ môn Cây lương thực - Trường Đại học Nông nghiệp cũng đã tham gia vào công tác khảo nghiệm và chọn lọc giống ngô thực phẩm. Vụ đông 1998, bộ môn tiến hành khảo sát 105 giống ngô đường thụ phấn tự do nhập nội từ Hàn Quốc, sử dụng giống TSB3 làm đối chứng, đã chọn được 27 giống có triển vọng như: 9710 – 493, 9710 – 567, 9710 – 688, 9710- 719, 9710 – 729.(Nguyễn Thế Hùng, Tăng Thị Hạnh, 1999) 2.2.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ưu thế lai Các giống ngô đường trước đây chủ yếu được chọn tạo bằng các phương pháp chọn tạo giông ngô truyền thống. Độ ngọt do gen “shrunken 2” ký hiệu sh2 điều khiển được khám phá từ những năm 1960, gen sh2 đã có độ ngọt cao ở thời điểm thu hoạch. Ngày nay, các giống ngô đường ưu thế lai chiếm ưu thế và có một số giống ngô đường biến đồi gen (GMO) nhưng chỉ trong thí nghiệm nhỏ chưa có giống thương mại, một số giống thương mại chỉ là giống chuyển gen kháng bệnh ở các giống ngô thường.(Russ Nicely, Ponnarong Prasertsri, 2004) Đối với ngô đường ưu thế lai trong 20 năm các nhà tạo giống ngô đường đã giới thiệu nhiều kiểu gen mới, nâng cao hàm lượng đường và kéo dài thời gian tươi của lá bi, những loại này gọi là siêu ngọt như đặc điểm của loại (sh2).( Guo và cs,2004)( Linda Mc Graw, Martin M. Sachs, 2000) Nghiên cứu ngô đường lai theo hướng nâng cao năng suất, chất lượng và chống chịu bất thuận được tâp trung nhiều ở châu Âu, Ordas B và cộng sự năm 2005 cho thấy nảy mầm và sức sống của cây con ngô đường ưu thế lai tốt hơn do đồng hợp gen su1 giúp cây ngô phù hợp với điều kiện canh tác của vùng Atlantic, châu Âu (mùa xuân lạnh và ẩm). Những dòng ngô đường ưu tú đồng hợp cả 2 gen su1 (sugary1) và se1 (sugary enhancer1)có thể cải thiện chất lượng ngô lai su1 một cách ổn định. Các dòng thuần su1se1 có thể cải thiện su1su1 để lựa chọn trong một số hướng chọn tạo giống. Mục đích nghiên cứu này là nhận biết các dòng thuần su1se1 đã được lai với 8 dòng thuần su1 là bố mẹ của 15 tổ hợp lai su1. Giống lai và dòng thuần đã được trồng cạnh nhau ở 2 địa phương miền Bắc Tây Ban Nha trong 2 năm 1999 và 2000, ước lượng có thể để nhận biết bố mẹ su1se1 với các allel phù hợp thiếu trong giống lai su1 ( µG’. PTC, UBND, NI, PNGg, PNGceg, và GCA) đã xác định được µG’ và NI đã được lựa chọn để cải thiện chất lượng giống lai một cách ổn định. Ước lượng chỉ ra rằng chất lượng ổn định và các tính trạng khác của giống lai su1 có thể được cải thiện khi sử dụng vật liệu di truyền từ các dòng thuần su1se1.( Matt Klenhenz, 2001) Ngô đường có tính chịu lạnh kém, để cải thiện khả năng chịu lạnh của ngô đường Pedro Revilla và cộng sự (1998) đã nghiên cứu để nhận biết nguồn vật liệu quần thể ngô đồng ruộng để cải tiến tính chịu lạnh của ngô đường ưu thế lai, mỗi quần thể trong 10 quần thể ngô đồng ruộng được lai với 4 dòng thuần ngô đường và đánh giá con lai dưới điều kiện lạnh. Ước lượng giá trị trung bình của các locus trong quần thể và ước lượng của 6 allel phù hợp (lp(iota)mu’, PTC, UBND, NI, PNG(g), PNG(ceg)) và GCA. Quần thể lai có khả năng sống sót và nảy mầm khác với quần thể gốc ở mức có ý nghĩa, tương quan nảy mầm giữa lp(iota)mu’, UBND, PTC và NI ở mức cao. Xác định được quần thể PTC, AS-3(HT)C3 của Mỹ và quần thể Oroso của Tây Ban Nha có tiềm năng tốt nhất làm vật liệu cho chọn tạo giống ngô đường chịu lạnh.( Nguyễn Thế Hùng, Tăng Thị Hạnh, 1999) Trên thế giới có nhiều giống ngô đường ưu thế lai đang được phổ biến rộng rãi trên thị trường. Ở nước ta, những giống ngô đường lai cho năng suất cao chất lượng tốt được người dân trồng phổ biến như: Sugar 75, TN115, TN103, Sakita, Hoa Trân… Sugar 75 là giống bắp ngọt được công ty Syngenta lai tạo từ 2 nguồn gen ôn đới và nhiệt đới nên vừa thích nghi tốt với khí hậu nhiệt đới vừa có chất lượng thương phẩm cao. Đây là giống bắp ngọt nhiệt đới có chất lượng ăn ngon nhất hiện nay với ưu điểm mềm và ngọt. Cây cao khoảng 2,2m, đóng trái thấp. Cây thích nghi tốt với nhiều điều kiện canh tác, có thể trồng được quanh năm ở miền Nam, miền Trung, miền Bắc và cao nguyên. Cây sinh trưởng khoẻ, thời gian sinh trưởng ngắn: 68- 70 ngày ở miền Nam, 80- 85 ngày ở các vùng cao nguyên hoặc vùng có khí hậu lạnh. Trái to và có độ đồng đều cao với kích thước bình quân: dài 19- 22 cm, đường kính 5cm. Hạt đóng phủ cùi, hạt sâu chân và có màu vàng tươi hấp dẫn. Ngoài ra giống bắp ngọt Sugar 75 này còn có những ưu điểm như tỷ lệ nảy mầm cao: 90-95%; kháng bệnh tốt, đặc biệt là các bệnh rỉ sắc, sương mai, cháy lá, thối thân….; chất lựơng hạt cao với đặc tính nổi bật là mềm, thơm và ngọt (Syngenta, 2009). TN115 là giống ngô đường lai do công ty Trang nông nhập nội và đề nghị phát triển. Ngô TN115 có TGST từ 68 – 70 ngày, chiều cao cây trung bình từ 200 – 220cm, chiều cao đóng bắp thấp, chiều dài bắp 20cm, có khả năng chống đổ khá, sinh trưởng và phát triển mạnh, dễ trồng. Ngô TN115 có bắp thuôn, đẹp, hạt màu vàng dóng khít, sâu cay, ít đuôi chuột, chất lượng bắp luộc mềm, ngọt, thơm ngon. Năng suất trung bình TN115 đạt 12 tấn/ha, khả năng kháng sâu bệnh tốt (hoinongdan, 2007). TN103 là giống ngô đường nhập nội từ công ty Novartis, thời gian sinh trưởng từ 60 – 70 ngày, chiều cao trung bình từ 210 – 60 ngày, chiều cao đóng bắp thấp, chiều dài bắp đạt từ 16 – 20cm, đường kính bắp 4,3 – 4,8cm. Đặc điểm nổi bật của TN103 là hạt đóng khít, sâu cay, ít đuôi chuột, màu hạt vàng tươi, bắp luộc mềm, rất ngọt, thơm ngon. khả năng chống bệnh của TN 103 khá, năng suất trung bình 12 tấn/ha… (hoinongdan, 2007) . Sakita là giống ngô đường lai nhập nội bởi công ty Trang Nông, thời gian sinh trưởng ở Đồng bằng Sông Cửu Long là 60- 65 ngày, chiều cao cây trung bình 150 – 170cm, chiều cao đóng bắp thấp, dài bắp 20cm, chống đổ khá, sinh trưởng phát triển mạnh, dễ trồng. Có màu hạt vàng - Trắng, hạt đóng sít, có độ ngọt rất cao, ăn ngon, rất được ưa chuộng. Năng suất trung bình đạt 12 tấn/ha, có khả năng chống bệnh khá(hoinongdan,2007). Giống ngô đường Hoa Trân của công ty giống cây trồng Nông Hữu(Đài Loan), có thời gian sinh trưởng 70 – 80 ngày. Đây là giống ngô siêu ngọt, được dùng để ăn tươi, chế biến thực phẩm dưới dạng đóng hộp là nguyên liệu sản xuất các loại thức ăn bổ dưỡng được ưa chuộng vì nó có hàm lượng đường cao. Khả năng sinh trưởng phát triển khoẻ, chống đổ tốt. Trọng lượng bắp từ 250 – 300g. Hạt đều màu vàng cam, tỷ lệ kết hạt cao, ăn giòn, ngọt, có hương vị đặc trưng… (hoinongdan, 2007) . 2.2.3. Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô Kỹ thuật nuôi cấy tế bào đơn bội trong chọn tạo giống ngô Tạo dòng ngô thuần bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn. Muốn chọn tạo một giống lai, các nhà chọn giống phải tạo ra các dòng tự phối bắt đầu từ các nguồn nguyên liệu không đồng nhất về mặt di truyền (heterozygote), sau 6 – 10 thế hệ tự phối mới thu được các cá thể đồng hợp (homozygote) và thường được gọi là dòng thuần. Sau đó là một quá trình nghiên cứu khả năng kết hợp, thử nghiệm con lai… Như vậy, chúng ta đã phải mất khoảng 6 – 8 năm mới tạo ra được một giống lai mới. Để khắc phục một phần nhược điểm trên, các nhà nghiên cứu đã tạo ra những dòng đơn bội kép (double halploid), dòng thuần về mặt di truyền (homozygous lines) bằng nuôi cấy invitro giúp cho công việc tạo ra các dòng thuần một cách nhanh chóng. Tất cả các công đoạn trên chỉ kéo dài khoảng 1 – 2 năm tiết kiệm được một nửa thời gian so với phương pháp truyền thống. Phương pháp tạo dòng thuần invitro có thể dựa trên kỹ thuật nuôi cấy ba bộ phận sinh sản là bao phấn, hạt phấn tách rời và noãn chưa thụ tinh. Hiện nay kỹ thuật nuôi cấy bao phấn là một trong những hướng nghiên cứu tạo dòng thuần invitro có nhiều triển vọng nhất. Kỹ thuật nuôi cấy bao phấn lần đầu tiên thu được kết quả ở cà độc dược (Guha và Mahaeshwani, 1964, 1966), tiếp theo ở cây thuốc lá (Nitsch, 1969) và ở ngô(Arnon, 1975). Đặc biệt kỹ thuật nuôi cấy bao phấn ở ngô được hoàn thiện bởi Miao và cộng sự (1981); Ku và cộng sự (1981); Ku và cộng sự (1986) và được áp dụng trong tạo giống lai (Genovesi, 1990; Buter, 1994, 1996; Saisington, 1996; Marhic, 1998; Rosaura Rodriguez, 1998; Lê Huy Hàm, 1998; Đoàn Đình Long, 1997; Marilca Delalode & Marc P.Couman, 1998…). Sự hoàn thiện kỹ thuật nuôi cấy bao phấn có tầm quan trọng rất lớn. Ngoài việc tạo ra các dòng đơn bội kép một cách nhanh chóng (từ 1 – 2 năm) thay cho phương pháp nội phối, kỹ thuật này còn được sủ dụng rộng rãi trong các thí nghiệm phân tích đột biến, định vị các điểm đơn gen. Nhờ vậy, kỹ thuật này rất thích hợp cho các thí nghiệm về nghiên cứu di truyền tế bào cũng như lập bản đồ gen. Nhìn chung, sự thành công của kỹ thuật nuôi cấy bao phấn tách rời cũng như noãn chưa thụ tinh phụ thuộc vào khả năng tạo ra các cá thể đơn bội và đơn bội kép, các thể đơn bội và đơn bội kép lại phụ thuộc vào khả năng sinh sản đơn tính của các nguồn nguyên liệu nguyên cứu. Ở ngô, sự sinh sản đơn tính xuất hiện trong tự nhiên với tần suất khoảng 1/1.000.000, trong đó sự sinh sản đơn tính đực khoảng 1/80.000 (Chanse, 1969). Do tần suất xuất hiện thấp đã gây khó khăn cho sự nhận dạng các thể dơn bội trong tự nhiên. Để khắc phục khó khăn trên các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp đánh dấu các thể lưỡng bội thông thường hoặc dựa trên nền một số tính trạng để phân biệt với thể đơn bội (Chanse, 1974). Hiện nay, bằng con đường sinh sản đơn tính tự nhiên, nuôi cấy bao phấn, hạt phấn tách rời, noãn chưa thụ tinh đã nâng tần suất xuất hiện các thể đơn bội lên khoảng 3%. Những kết quả nghiên cứu phản ứng tạo cấu trúc phôi và tái sinh cây tại Viện nghiên cứu Ngô (NMRI) cho thấy tỉ lệ phản ứng tạo cấu trúc phôi của tập đoàn nguyên liệu trung bình khoảng 4% (227 mẫu) và tái sinh cây khoảng 2%, tỉ lệ giống lai có phản ứng 51% nhiều hơn giống thụ phấn tự do (33%). Đặc biệt đã tạo ra các nguồn nguyên liệu có tỉ lệ phản ứng tạo cấu trúc phôi cao hơn 30% và tỉ lệ tái sinh cây cao hơn 14% (Bùi Mạnh Cường, 2002). - Nuôi cấy hạt phấn tách rời và noãn chưa thụ tinh - Nuôi cấy hạt phấn tách rời - Nuôi cấy hạt phấn tách rời thực chất là nuôi cấy các tiểu bào tử ở giai đoạn một nhân muộn và hai nhân sớm (hạt phấn chưa hoàn chỉnh). Những nghiên cứu đầu tiên về nuôi cấy bào tử tách rời được Nistch và cộng sự tiến hành năm 1977, song không thành công. Mãi đến năm 1989 quy trình nuôi cấy bào tử tách rời được hoàn thiện, đã tạo được các cấu trúc phôi, những cây con đầu tiên cũng được tái sinh (Coumans và cộng sự, Pescitelli và cộng sự, 1989…). Nhìn chung kỹ thuật nuôi cấy bào tử tách rời có những điểm đồng nhất với kỹ thuật nuôi cấy bao phấn như: điều kiện sinh trưởng của cây cung cấp bào tử, kiểu gen, giai đoạn nuôi cấy, môi trường nuôi cấy, các biện pháp xử lý lạnh trước và sau nuôi cấy… Song cũng có một số điểm khác biệt nhất định: Kỹ thuật nuôi cấy bào tử tách rời là kỹ thuật nuôi cấy bào tử trần, do vậy công việc đầu tiên là phải tạo được các bào tử trần. Nuôi cấy noãn chưa thụ tinh Trong những năm đầu thập kỷ 80 của thế kỷ XX, một trong những hướng nghiên cứu tạo dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy noãn chưa thụ tinh đã được đề cập và các nhà khao học đã nuôi cấy thành công cây ngô được tái sinh từ noãn chưa thụ tinh (Miao và cộng sự, 1982, Truong-Andre và Demarly, năm 1984). Sự thành công của kỹ thuật nuôi cấy noãn chưa thụ tinh phụ thuộc rất lớn vào khả năng sinh sản đơn tính cái (megaspore) của thực liệu nghiên cứu Cũng giống như phản ứng cảu bao phấn và hạt phấn chưa tách rời khi nuôi cấy, phản ứng tạo callus của noãn chưa thụ tinh phụ thuộc vào genotypes. Do vậy, trong thực tế chỉ có một số genotypes cho noãn phản ứng, tần suất phản ứng của các genotypes co thể từ 3 – 12%. Những cây được tái sinh từ callus trong nuôi cấy thường là những cây đơn bội, còn tỷ lệ tái sinh những cây lưỡng bội chỉ khoảng 10/00. Tỷ lệ này thấp hơn nhiều so với kết quả thu được từ kỹ thuật nuôi cấy bao phấn hay hạt phấn tách rời. Phản ứng tạo callus của noãn ngoài phụ thuộc vào genotypes còn phụ thuộc vào sinh trưởng của cây mẹ, yếu tố sinh thái vùng, môi trường và kỹ thuật nuôi cấy. Một số ứng dụng khác của kỹ thuật nuôi cấy tế bào đơn bội Tái tạo dòng ngô chuyển gen Một trong những tiện ích của kỹ thuật nuôi cấy bao phấn, hạt phấn tách rời hay noãn chưa thụ tinh là rút ngắn được thời gian tạo dòng, mức độ đồng hợp cao. Đến nay, kỹ thuật này được phát triển và hoàn thiện (Saisingtong và ct, 1996). Tái tạo dòng ngô QPM Các dạng ngô thường có chất lượng protein thấp, đặc biệt là thiếu 2 axit amin không thay thế là lyzin và tryptophan. Trong khi đó tỷ lệ của Leucine-isoleucine lại cao. Một trong những hướng được tập trung nghiên cứu là cải tiến chất lượng protein ở ngô Tạo vật liệu mới I.E. Auliger (2003) khi tổng kết thí nghiệm tạo dong thuần bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn đã xác định nguyên nhân làm giảm hiệu quả của kỹ thuật trên là: Tỷ lệ tái sinh cây thấp. Tỷ lệ sống khi ra ngôi thấp. Tỷ lệ cây hữu dục thấp. Một trong những nguyên nhân gây ra cây tái sinh có tỷ lệ hữu dục thấp là do tác nhân đột biến trong quá trình nuôi cấy. Các dạng đột biến thường gặp: sự phát triển không hoàn thiện của các cơ quan sinh sản, bất dục đực. Kết quả thí nghiệm tại Viện nghiên cứu Ngô cho thấy chỉ có 11 – 15% số cây đơn bội kép hữu thụ. Số cá thể còn lại thường mang các đặc điểm: -Thiếu bộ phận sinh sản (bắp hoặc cờ) -Bất dục đực. - Cơ quan sinh sản phát triển không đồng nhất - lệch pha. -Đột biến màu sắc, kích thước hạt, dạng hạt. Đặc biệt trong các thí nghiệm đã thu nhận được các đột biến về cấu trúc hạt. Ngoài việc thay đổi về màu sắc như từ màu đỏ sang trắng, về hình dạng hạt đã nhận được những dạng hạt nhăn (có cấu trúc giống như ngô đường).. Mặc dù các đột biến thu được hầu hết là không có lợi, song thông qua phương pháp nuôi cấy bao phấn hy vọng sẽ tạo ra được các dạng vật liệu khởi đầu, có ích cho quá trình chọn lọc.(Bùi Mạnh Cường, 2007) Trên thế giới những thành tựu công nghệ sinh học về cây ngô tập trung vào các lĩnh vực: nuôi cấy mô tế bào, ứng dụng chỉ thị phân tử, chuyển gen.(Bùi Mạnh Cường, 2007) Trong đó nghiên cứu tạo giống ngô đường chống chịu sâu bệnh cũng được quan tâm đặc biệt, bên cạnh những biện pháp kỹ thuật như canh tác hữu cơ giảm sâu bệnh và sản xuất ngô đường bền vững (Russ Nicely, Ponnarong Prasertsri 2004). Những nghiên cứu tạo giống chống chịu với bệnh nấm, vi khuẩn và virus của Pataky.J.K và cộng sự năm 1998 cũng tạo cơ sở khoa học cho tạo giống chống bệnh(Pataky và cs, 1998). Năm 2001 Pataky, J.K và cộng sự sử dụng di truyền phân tử nghiên cứu tính chống bệnh cho rằng chống chịu bệnh gỉ sắt ở ngô đường do gen Rpl-D điều khiển do nấm Puccina Sorghi đã gây hại gần 15 năm cho ngô miền Bắc Mỹ. Nghiên cứu đã phân lập 11 chủng gây hại có tính độc cao được đại học Wisconsin, Illinois, New Yors và Minnsota thu thập năm 1999. Các chủng được nhiễm lên ngô đường, phản ứng của gen Rp của mỗi cá thể trong vùng rp1 và phản ứng liên kết của các gen Rp đã được đánh giá đối chiếu với hỗn hợp quần thể P. sorghi ở một số thí nghiệm trong nhà kính. Mỗi thí nghiệm 2 lần lặp lại. Đánh giá và ghi nhận các mức đã tìm ra 4 dòng đơn gen và 8 dòng tổ hợp gen chống chịu với bệnh gỉ sắt(Pataky và cs, 2001). Guo, B.Z. và cộng sự 2004 đã có những nghiên cứu di truyền khả năng chống chịu sâu của ngô đường, do ngô đường là một cây thực phẩm có tổng diện tích và giá trị cao nhất ở Mỹ, thuốc bảo vệ thực vật cũng được sử dụng rất lớn trong sản xuất ngô đường.Yêu cầu của người tiêu dùng là không hoặc rất ít gây hại của côn trùng trên bắp ngô. Ngô đường có khả năng chống chịu sâu đục bắp do chất kháng sinh trong râu ngô, chương trình tạo giống của Guo đã chuyển gen chống chịu này vào trong ngô đường sh2. Nghiên cứu đã sử dụng marker phân tử điều khiển tổng hợp axitmaysin, apimaysin, methoxymaysin và chlorogenic trong râu ngô đã chứng minh rằng một gen pl của ngô đồng ruộng đã bị mất khi tạo giống ngô đường. Tương tác rất mạnh giữa gen p1 và a1 để tổng hợp các chất kháng sinh. Chúng tôi đã phát triển mạnh marker cho 2 gen này để chọn lọc những cá thể đồng hợp gen lặn a1 của ngô đường và gen p1 trội của ngô thường, khi lai cho kết quả là con cái có khả năng tổng hợp các hợp chất kháng sinh này cao hơn các dòng bố mẹ. Các giống ngô đường mới chọn tạo chứa gen p1 có khả năng chống chịu sâu đục bắp, điều này giúp giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất ngô đường(Mai Xuân Triệu ,1998). Ngô đường lai (Zea mays L.) đồng hợp đột biến su1 và se1 (giống lai su1se1) có chất lượng nấu nướng cao, nhưng giảm khả năng nảy mầm đặc biệt dưới điều kiện Atlanic của Châu Âu lạnh, ẩm trong vụ xuân và mùa vụ trồng ngắn. Tương tự như nghiên cứu biến đổi gen ở ngô chất lượng cao khi chuyển gen opaque2(Châu Ngọc Lý và cs, 2008) do tương tác gen. Các dòng thuần ngô đường ưu tú đồng hợp đột biến su1 và không có se1 (giống lai su1) có khả năng nảy mầm tốt hơn. Do vậy chúng phù hợp để cải thiện giá trị nông học của giống lai su1se1. Mục đích của nghiên cứu là là nhận biết các dòng su1 làm vật liệu tiềm năng cho cải tiến thích nghi của một số giống lai su1se1. 8 dòng thuần su1 thích nghi với điều kiện Atlantic đã được chọn, 6 ước lượng của các allel phù hợp (&mu, g’. PTC, NI, PNG(g), (PNG(ceg)) và GCA đã được tính. μ G’, PTC,NI, and UB-ND tương tự như ước lượng của các tính trạng liên quan đến thích nghi vật liệu bố mẹ là dòng thuần su1 và giống lai nhận là su1se1. PNG(g) and(ceg) cho ước lượng khác nhau và khi 01 vật liệu biểu hiện nảy mầm rất kém, ước lượng sẽ là khômg chính xác. Phù hợp với các ước lượng, nảy mầm của 12 con lai su1se1 và như vậy giống ngô đường chất lượng cao thích nghi với điều kiện lạnh và ẩm( Pedro Revilla và cs, 2003). Ngoài nghiên cứu tạo giống chống chịu sâu bệnh, các nhà tạo giống ngô đường cũng tập trung nghiên cứu cơ chế di truyền tính kháng thuốc trừ cỏ ở cây ngô đường làm cơ sở chọn tạo giống. Thuốc trừ cỏ là một công cụ không thể thiếu trong sản xuất ngô đường, mặc dù vậy cây ngô bị hại do thuốc trừ cỏ đang là một vấn đề trong sản xuất hiện nay. Có trên 600 giống ngô đường ưu thế lai của Mỹ phản ứng với thuốc trừ cỏ sau nảy mầm. Nguyên nhân này dẫn đến nhiều loại thuốc trừ cỏ sau khi ra sản xuất không sử dụng được hoặc sử dụng rất hạn chế trong sản xuất ngô đường. Nghiên cứu này đã tìm hiểu cơ chế di truyền tính kháng thuốc trừ cỏ ở ngô đường với thuốc trừ cỏ AE 0172747, một đơn gen lặn mẫn cảm với AE0 172747 nó cũng tương tự hoặc liên kết chặt với các gen mẫn cảm với các thuốc trừ cỏ sau khi nảy mầm khác. Như vậy di truyền mẫn cảm của cây ngô đường với AE 0172747 trong nghiên cứu này giúp hiểu biết hơn sự mẫn cảm của cây ngô đường với thuốc trử cỏ từ đó các nhà nghiên cứu có hướng chọn tạo giống phù hợp( Williams, M., Pataky, J.K.2008). 2.3. Nghiên cứu mật độ trồng ngô đường 2.3.1 Mật độ trồng đến sinh trưởng phát triển Hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể về khoảng cách hàng và mật độ ở điều kiện nước ta. Khoảng cách hàng - dựa theo khuyến cáo của CIMMYT là 70-75cm. Mật độ - cũng khuyến cáo dựa vào thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái như chiều cao cây, bộ lá (dài ngày, cao cây, lá rậm… thì trồng thưa; ngắn ngày, thấp cây, lá thoáng hoặc đứng thì trồng dày), theo mùa vụ… (trích theo Phan Xuân Hào, 2009) . Mức tăng năng suất của ngô khi có tưới phụ thuộc cả mật độ gieo, có liên quan với độ chiếu sáng khác nhau cũng như cường độ quang hợp khác nhau. Theo tác giả Crookston và cộng sự 1978, (dẫn theo Neal C. Stoskopf, 1981) , thì khi tăng mật độ cây không có nghĩa là làm tăng khối lượng vật chất khô. Trong khi đó Duncan, (1971) (dẫn theo Neal C. Stoskopf, 1981), cho rằng: sự tăng năng suất về mặt lý thuyết chỉ đạt được khi chỉ số diện tích lá (LAI) xấp xỉ 4,0 và năng suất sẽ không tăng khi chỉ số diện tich lá là 4,7. Theo các tác giả Rutgers, Francis and Grogan (1971) (dẫn theo Neal C. Stoskopf, 1981)( Moro và cs,1996), mối quan hệ giữa năng suất hạt và chỉ số diện tích là ở ngô đã phát hiện được sự khác nhau rất rõ giữa các kiểu gen. Ở mật độ 34.600 và 65.200 cây /ha (Mason and Zuber, 1976) đo chỉ số LAI tương ứng là 2,47 và 4,00, ở mật độ cây cao chi số LAI rất khác nhau giữa 15 giống từ mức thấp 3,45 đến mức cao 4,61. Sự khác nhau rất lớn của LAI ở mật độ cây cao của các giống, chỉ ra việc quản lý điều chỉnh diện tích lá thông qua mật độ cây.