BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐÀO NGỌC ÁNH
NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI
CHO VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số: 62.62.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Mai Xuân Triệu
2. TS. Phan Xuân Hào

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa sử dụng bảo
vệ trong một học vị nào.Các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ
rõ nguồn gốc.

Tôi xin được cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của anh chị em đồng nghiệp,
cán bộ công nhân viên Viện Nghiên cứu Ngô, Bộ môn Tạo giống ngô đã chia
sẻ kinh nghiệm, công việc và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi suốt quá trình
thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cám ơn, Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban
Đào tạo
Sau đại học, các Ban của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và quý thầy cô
đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án.

Đan Phượng, ngày tháng năm 2014
Học viên
Đào Ngọc Ánh
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục hình
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô thế giới 5
1.1.1. Tình hình sản xuất ngô thế giới 5

1.8.4. Tạo dòng đơn bội kép (Double haploid - DH) 34
1.9. Đánh giá các đặc tính nông sinh học của dòng 38
1.10. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng 39
1.10.1. Đánh giá khả
năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh 40
1.10.2. Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai luân phiên 42
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44
2.1. Vật liệu nghiên cứu 44
2.1.1. Vật liệu để chọn tạo dòng thuần 44
2.1.2. Các dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau 45
2.1.3. Các dòng triển vọng được lựa chọn đánh giá tại Tây Bắc 45
2.1.4. Các tổ hợp lai đỉ
nh giữa các dòng triển vọng và cây thử 46
2.1.5. Các tổ hợp lai luân phiên (Dialen) 46
2.1.6. Các tổ hợp lai triển vọng 46
2.1.7. Các mồi sử dụng trong phân tích đa dạng di truyền 46
2.2. Nội dung nghiên cứu 47
2.3. Phương pháp nghiên cứu 48
2.3.1. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR 48
2.3.2. Bố trí thí nghiệm đồng ruộng 49
2.3.3. Chỉ tiêu theo dõi 49
2.3.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 51
2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 52
2.4.1. Địa điểm nghiên cứu 52
2.4.2. Thời gian nghiên cứu 52
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53
3.1. Một số đặc tính nông sinh học chính của các nguồn vật liệu tạo dòng 53
3.2. Kết quả chọn tạo, đánh giá và chọn lọc tập đoàn dòng được tạo từ các
nguồn vật liệu khác nhau 60
3.3. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng tại Tây Bắc 70
CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

Từ viết tắt Từ gốc
CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center
(Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y
Trigo – Trung tâm cải tạo ngô và lúa mì quốc tế)
GEM Germplasm enhancement of maize
(Tăng cường nguồn gen cây ngô)
TPTD Thụ phấn tự do
THL Tổ hợp lai
DT Diện tích
NS Năng suất
KNKH Khả năng kết hợp
SSR Simple sequence repeat
(Trình tự lặp lại đơn giản – Vi vệ tinh)
TGST Thời gian sinh trưởng
SĐT Sâu đục thân
ĐKB Đường kính bắp
RCK Rễ chân kiềng
KV Khô vằn
ĐL Đốm lá
DB Dài bắp
HH/B Số hàng hạt/bắp
H/H Số hạt/hàng
% H/B Tỷ lệ hạt/bắp
SĐT Sâu đục thân
X Xuân


2.2 Các dòng được tạo ra từ nguồn vật liệu khác nhau 45
2.3 Các dòng triển vọng được chọn để tiếp tục đánh giá tại Tây Bắc 46
2.4 Danh sách 17 mồi SSR được sử dụng trong nghiên cứu(*) 47
2.5 Thành phần của một phản ứng PCR 48
2.6 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 49
3.1 Đặc điểm nông sinh học của các nguồn vật liệu tạo dòng 55
3.2 Khả năng chống chịu của các nguồn vật liệu tạo dòng 56
3.3
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật
liệu tạo
57
3.4
Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các nguồn vật
liệu tạo
58

3.5 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn dòng trong vụ 61
3.6
Chiều cao cây, cao đóng bắp của tập đoàn dòng vụ Thu Đông năm
2008
62
3.7
Khả năng chống chịu sâu bện hại chính của các dòng trong vụ Thu
Đông năm 2008
64
3.8
Yếu tố cấu thành năng suất của các dòng trong vụ Thu Đông năm
2008
67
3.9

84
3.17
Chỉ tiêu về số bắp/cây chiều dài và đường kính bắp của các dòng
triển vong vụ Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010
87
3.18
Chỉ tiêu về số hàng hạt và số hạt/hàng của các dòng triển vọng vụ
Hè Thu 2009 & Hè Thu 2010
89
3.19 Tỷ lệ hạt/bắp, P.1000 hạt và năng suất của các dòng triển vọng 90
3.20
Hệ số PIC, tỷ lệ khuyết số liệu & số alen xuất hiện ở 17 mồi
nghiên cứu
94

3.21 Tỷ lệ dị hợp tử và tỷ lệ khuyết số liệu của 22 dòng với 17 mồi SSR 96
3.22
Thời gian sinh trưởng từ gieo đến chín của các THL đỉnh vụ Hè
Thu 2009
101
3.23 Đặc tính hình thái của các THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 103
3.24 Các đặc tính chống chịu của THL đỉnh vụ Hè Thu 2009 105
3.25
Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của THL đỉnh vụ Hè Thu
2009
107
3.26 Khả năng kết hợp chung về năng suất của các dòng với cây thử 110
3.27 Khả năng kết hợp riêng về năng suất của các dòng với cây thử 111
3.28 TGST và đặc điểm hình thái của các THL luân phiên 113
3.29 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lailuân phiên 115

134
3.41
Mức độ nhiễm sâu bệnh và khả năng chống chịu điều kiện
bất thuận của giống ngô lai LVN 26 (Vụ Xuân 2012)
135
3.42
Các yếu tố cấu thành năng suất của LVN 26 năm 2012
136
3.43
Kết quả khảo nghiệm cơ sở tại 4 vùng sinh thái phái Bắc
137
2.44 Một số đặc điểm chính của giống LVN26 139
3.45 Các yếu tố cấu thành năng suất, màu dạng hạt LVN26 140
3.46
Năng suất hạt khô các giống ngô lai(tạ/ha)
142
Ở Việt Nam, ngô tuy chỉ chiếm gần 13% diện tích cây lương thực có
hạt, nhưng có tầm quan trọng thứ hai sau cây lúa. Năng suất ngô đến cuối
những năm 1970 chỉ đạt 10 tạ/ha do vẫn trồng các giống ngô địa phương với
kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm
Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) nhiều giống ngô cải tiến đã được
trồng ở nước ta, góp phần đưa năng suất lên gần 15 tạ/ha. Ngành sản xuất ngô
thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, gắn
liền với việc không ngừng mở rộng diện tích trồng ngô lai, đồng thời cải thiện
các biện pháp kỹ thuật canh tác theo yêu cầu của giống mới. Năm 1991, diện
tích trồng giống lai nước ta chưa đến 1% trên hơn 400 nghìn ha trồng ngô đến
năm 2013 giống lai đã chiếm khoảng 95 % trên diện tích 1.172,6 nghìn ha,
năng suất 44,30 tạ/ha, sản lượng 5.193 nghìn tấn [22]. Tuy nhiên, năng suất
ngô của nước ta vẫn thấp hơn trung bình thế giới, năm 2013 đạt 80,25%
(44,30/55,20 tạ/ha) [22], [ 82]. Về sản lượng, mặc dù tốc độ tăng khá nhanh
nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ do nhu cầu tiêu dùng trong nước còn tăng với tốc
độ cao hơn nhiều. Năm 1996, sản lượng ngô chưa đến 1,6 triệu tấn, nhưng
nước ta đã xuất khẩu trên 300 nghìn tấn, thì những năm qua, mặc dầu sản
lượng đã đạt hơn 5 triệu tấn/năm nhưng nước ta vẫn phải nhập từ 1 đến 2 triệu
tấn ngô mỗi năm. Theo tổng cục Hải quan, năm 2013 kim ngạch nhập khẩu
ngô về Việt Nam từ các thị trường đạt 2.188.979 tấn và chỉ 6 tháng đầu năm
2014, cả nước đã nhập đến 2.394.081 tấn[ 81].
Công tác nghiên cứu và chọn tạo giống ngô của Việt Nam trong những
năm qua đã thu được những thành công đáng nghi nhận. Nhiều giống ngô lai
mới được lai tạo ra đáp ứng nhu cầu sản xuất như LVN 10, LVN 4, LVN 99,
VN 8960, LVN 145, LVN 61, LVN 885, LVN 14, LVN 146, LVN 66, VS

2
36, , có năng suất cao, chất lượng tốt, cạnh tranh ngang ngửa với các giống
ngô lai nhập ngoại như C919, CP 888, NK 4300, NK 66, NK 67, DK 9901, DK
9955, Hiện nay, thị phần hạt giống ngô lai có nguồn gốc lai tạo trong nước

ngày càng bị thoái hoá nghiêm trọng nhất là khu vực có độ dốc lớn.
Để bổ sung thêm các giống mới, phù hợp với điều kiện sản xuất ngô tại
Tây Bắc cho năng suất cao phục vụ sản xuất, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp trong chương trình chọn giống
ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam.
- Xác định được 1 - 2 tổ hợp lai triển vọng cho vùng Tây Bắc.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học:
- Bước đầu xác định được các vật liệu có khả năng ứng dụng trong tạo giống
ngô lai năng suất cao cho riêng Tây Bắc và các vùng khác trên cả nước.
- Kết quả
của đề tài là các dữ liệu khoa học cho các nghiên cứu sau này.
* Ý nghĩa thực tiễn:
- Đề tài đã xác định được 08 dòng với nhiều đặc tính nổi trội về khả năng
chống chịu, năng suất và có khả năng kết hợp cao là D4, D8, D10, D11, D12,
D13, D14, D15.
- Đề tài đã xác định được 02 giống ngô lai LVN 255 và LVN 2 đã được gửi
khảo nghiệm VCU. Trong đó, LVN 26 đã được Hội đồng khoa học Bộ Nông
nghi
ệp & PTNT thông qua (ngày 30/12/2014), cho phép sản xuất thử nghiệm.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Giống ngô thụ phấn tự do và giống ngô lai thương mại được nhập nội.
- Dòng thuần được tạo ra từ các nguồn vật liệu khác nhau.
- Các tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên từ các dòng triển vọng. 4

nghiệ
m các lai kép là một khối lượng công việc rất lớn, Jenkins [49] đã gợi ý
về việc dự đoán năng suất của lai kép thông qua năng suất trung bình của các
lai đơn tạo nên nó. Gợi ý này đã tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức
trong việc thử nghiệm các cặp lai phù hợp. Những thay đổi quan trọng tiếp
theo là việc gia tăng sử dụng các giống lai đơn. Các nhà tạo giống đã sử dụng
các dòng thuần để tạo ra các lai đơn. Cuối cùng, vào những năm 1960, lai đơn
đã bắt đầu thay thế lai kép, do các dòng bố mẹ cho năng suất cao hơn, dễ dàng
trong sản xuất hạt giống với hiệu quả kinh tế cao. Thực tế, thời điểm này các
dòng bố mẹ đã cho năng suất cao như các giống lai ở giai đoạn trước.

6
Ngô cùng với lúa mỳ và lúa nước là ba cây lương thực chính của loài
người đã có sự tăng trưởng liên tục về năng suất và sản lượng trong suốt gần
50 năm qua. Đặc biệt, trong khoảng thời gian gần đây, ngô là cây trồng có tốc
độ tăng cao nhất về hai chỉ tiêu trên. Theo thống kê của Faostat năm 2013,
diện tích ngô toàn thế giới đạt 184,3 triệu ha, năng suất bình quân 55,2 tạ/ha
và sản lượng 1.016,4 triệu t
ấn [85]. Đây là năm có diện tích, năng suất và sản
lượng cao nhất từ trước tới nay. So với năm 1961, năm 2013 diện tích của ngô
tăng 74,69 %, lúa nước 44,54 %, còn lúa mỳ chỉ tăng 6,95 % và năng suất
cũng tăng lên liên tục ngô tăng thêm 184,54 % (từ gần 19,4 tạ/ha lên 55,2
tạ/ha), lúa nước là 138,50 % (từ 18,7 lên 44,6 tạ/ha), lúa mỳ là 199,08 % (từ
10,09 lên 32,6 tạ/ha). Dẫn đến sản lượng cả ba cây đều tăng rất cao, ngô tăng
lên 395,32 %, lúa nướ
c 245,64 % và lúa mỳ tăng lên 220,68 % [85].
Bảng 1.1. Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới, 1961 - 2013
Năm
Diện tích
(Triệu ha)

7
Năm 2013 là năm có điều kiện thời tiết thuận lợi nên diện tích, năng
suất và sản lượng ngô của một số nước có diện tích trồng ngô lớn đều tăng ở
mức rất cao. Mỹ vẫn là cường quốc số một về ngô, năm 2013 diện tích đạt
35,47 triệu ha, năng suất đạt 99,69 tạ/ha và tổng sản lượng là 353,69 triệu tấn
(sản l
ượng tăng trên 80,17 triệu tấn so với 2012, chiếm 34,82 % sản lượng
ngô thế giới). Trung Quốc là nước có diện tích và sản lượng ngô đứng thứ 2
thế giới, năm 2013 có diện tích là 35,27 triệu ha với năng suất trung bình
61,74 tấn/ha và sản lượng là 217,83 triệu tấn (chiếm 21,43 % sản lượng ngô
thế giới). Một số nước có năng suất ngô cao trên 10 tấn/ha trong những năm
qua gồm: Israel, Jordan, Qatar, Kuwait, UAE, Đặc biệt, Israel đạt kỷ l
ục thế
giới về năng suất, với 225,5 tạ/ha vào năm 2013. Tuy nhiên, diện tích ngô của
nước này chỉ có 4.880 ha/năm (FAOSTAT, 2014)[85].
1.1.2. Tiêu thụ ngô trên thế giới
Về tỷ lệ sử dụng ngô, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
(USDA), niên vụ 2013 - 2014 nguồn cung ngô thế giới có sản lượng là 956,67
triệu tấn. Ngô được sản xuất và tiêu thụ nhiều nhất ở Mỹ (30,7 %), Trung
Quốc (24,25 %) và Brazil (21,2 %), chủ yếu làm thức ăn gia súc và dùng
trong công nghiệp. Mỹ và Brazil cũng là hai nước dẫn đầu về xuất khẩu ngô
trên thế giới, trong khi đó dẫn đầu trong các nước nhập khẩu là Nhật và
Mexico [84].
Quốc gia có sản lượng nhập khẩu cao nhất thế giới là Nhật Bản với
khối lượng nhập khẩu là 16,1 triệu tấn, tăng 445 nghìn tấn so với niên vụ
trước. Đứng thứ 2 là Mexico với lượng nhập khẩu đạt 10,5 triệu tấn, tăng 2,24
triệu tấn so với năm trước. Tiếp đến là Hàn Quốc với sản lượng nhập khẩu là

được đưa vào trồng ở nước ta góp phần đưa năng
suất ngô Việt Nam tăng lên 15,5 tạ/ha vào năm 1990.
9
Bảng 1.2. Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn năm 1975 - 2013
Năm
Diện tích
(nghìn ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lượng
(nghìn tấn)
1975 276,6 10,4 278,4
1980 389,6 11,0 428,8
1985 392,2 14,9 584,9
1990 431,8 15,5 671,0
1995 556,8 21,3 1.184,2
2000 730,2 27,5 2.005,9
2005 1.052,6 36,0 3.787,1
2006 1.033,1 37,3 3.854,6
2007 1.096,1 39,3 4.303,2
2008 1.140,0 40,2 4.531,2
2009 1.086,8 40,8 4.431,8
2010 1.126,9 40,9 4.606,8
2011 1.112,5 43,1 4.835,7
2012 1.156,4 43,0 4.974,5
2013 1.172,5 44,3 5.193,5
(Nguồn: Niên giám thống kê 2014) [22], [82].

Ấn Độ là thị trường lớn thứ hai cung cấp mặt hàng ngô cho Việt Nam,
với 537.572 tấn, trị giá 130.504.309 USD, Tiếp đến là thị trường Thái Lan,
Việt Nam nhập khẩu 90.914 tấn ngô, trị giá 40.827.670 USD[81].
Ngoài ba thị trường trên, ba thị trường còn lại là Campuchia giảm 35,49
% về lượng và giảm 45,67 % về trị giá; từ Lào tăng 18,6 % về lượng và tăng
26,05 % về trị giá; nhập khẩu từ Achentina giảm mạnh, giảm 61,87 % về
lượng và giảm 69,75 % về trị giá so với cùng kỳ năm trước.
1.3. Điều kiện tự nhiên, xã hội và sản xuất, tiêu thụ ngô Tây Bắc
1.3.1. Điều kiện tự nhiên và xã hội Tây Bắc
Điều kiện tự nhiên:
Vùng Tây Bắc bao gồm 4 tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La và Hoà
Bình có diện tích tự nhiên 37.533,8 km
2
(chiếm 11,33% diện tích tự nhiên của
cả nước). Phía Bắc giáp với Trung Quốc, phía Tây giáp Lào, phía Đông giáp

11
với Đông Bắc và một phần của vùng đồng bằng sông Hồng và phía Nam giáp
với vùng Bắc Trung Bộ[21].
Đặc điểm chung của vùng Tây Bắc là địa hình bị chia cắt mạnh trên
một nền địa chất phức tạp và một sự phân hoá khí hậu sâu sắc theo cả chiều
ngang lẫn chiều thẳng đứng. Đất có độ dốc trên 25
0
C chiếm 87,45% do đặc
tính của các nhóm đá cấu tạo chủ yếu gồm đá granit và họ hàng của chúng;
nhóm sa thạch được gắn kết bằng các loại xi măng khác nhau và cuối cùng là
nhóm đá vôi. Sông Đà chia miền núi và trung du vùng Tây Bắc thành hai
phần lãnh thổ gần bằng nhau.
Về khí hậu, dãy núi cao Hoàng Liên Sơn chạy dài liền một khối theo
hướng Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò của một bức trường thành ngăn

vùng trũng và thung lũng kín gió của vùng Tây Bắc. Các trung tâm ít mưa là
Sông Mã (Sơn La) với lượng mưa trung bình năm dưới 1.200 mm. Các trung
tâm mưa nhiều khác còn có Hoàng Liên Sơn (trên 3.000 mm). Lượng mưa
hàng năm phân bố theo mùa rõ rệt. Mùa mưa nhiều trùng với mùa gió mùa -
mùa hạ, mùa mưa ít trùng với thời kỳ gió mùa - mùa đông. Lượ
ng mưa mùa
hè (từ tháng 5 đến tháng 10) chiếm 80 - 90%. Tháng mưa nhiều nhất là tháng
7. Thời tiết khô nóng vào đầu mùa Hè dễ gây hạn hán. Mưa lớn tập trung vào
một số tháng trong năm thường gây xói mòn, sạt lở đất và lũ quét.
Địa hình vùng Tây Bắc có nhiều sự biến đổi nên các loại cây trồng ở
đây cũng rất đa dạng, tùy thuộc vào chất đất và nguồn cung cấp nước
(Diện
tích đất canh tác của các tỉnh vùng Tây Bắc chủ yếu nhờ nước trời)
.
Vì vậy,
cây ngô với những đặc tính thích nghi rộng, dễ chăm sóc, chịu hạn tốt (Cây
ngô cần lượng mưa ít nhất 500 - 700 mm phân bố đều trong vụ), ít sâu bệnh,
chi phí đầu tư thấp và cho hiệu quả kinh tế cao, đã được lựa chọn là cây trồng
chính tại Tây Bắc.
Điều kiện xã hội:
Tây Bắc là vùng cư trú của đồng bào dân tộc ít người, trình độ dân trí
còn thấp. Nguồn lao động ở đây d
ồi dào nhưng lao động kỹ thuật ít, phương
thức canh tác lạc hậu, một bộ phận còn du canh, du cư hoặc đã định cư nhưng
còn du canh. Đây là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng không nhỏ tới
sản xuất ngô ở Tây Bắc.
Tây Bắc có hơn 20 dân tộc anh em hiện đang chung sống xen kẽ nhưng
phân theo địa hình thì có 3 nhóm: vùng thấp là nơi cư trú của người Kinh,
Thái, Mường ; vùng giữa là các dân tộc Hà Nhì, Khơ Mú ; vùng cao là nơ
i