Tiến Sĩ Nghiên cứu chọn tạo giống ngô năng suất cao chống chịu bệnh gỉ sắt (pucciniasp.) cho vùng Tây Nguyên

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2015
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI . 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU . 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI . 4
1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI . 7
1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô trên thế giới . 7
1.2.2 Ưu thế lai và ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô . 8
1.2.3 Dòng thuần, các phương pháp chọn tạo và đánh giá dòng 10
1.2.3.1 Khái niệm dòng thuần 10
1.2.3.2 Các phương pháp chọn tạo dòng thuần 10
1.2.3.3 Khả năng kết hợp . 13
1.2.3.4 Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp . 14
1.2.4 Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô lai . 15
1.2.4.1 Chỉ thị hình thái . 16
1.2.4.2 Chỉ thị hoá sinh 17
1.2.4.3 Chỉ thị phân tử ADN 18
1.2.5 Bệnh gỉ sắt trên cây ngô . 20
1.2.5.1 Tác nhân gây bệnh . 21 1.2.5.2 Ảnh hưởng của môi trường đến sự lây nhiễm và phát triển bệnh . 24
1.2.5.3 Ảnh hưởng của bệnh gỉ sắt đến cây ngô 26
1.2.5.4 Sự thay đổi của tác nhân gây bệnh 27
1.2.5.5 Tính kháng bệnh gỉ sắt của cây ngô 27
1.2.5.6 Kiểm soát bệnh gỉ sắt ở ngô 33
1.2.5.7 Những nghiên cứu chọn tạo giống ngô năng suất cao chống chịu
bệnh gỉ sắt 34
1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 37
1.3.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô ở Việt Nam 37
1.3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng ngô ở Tây nguyên . 39
1.3.3 Dòng thuần và đánh giá dòng 42
1.3.4 Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô lai . 44
1.3.4.1 Chỉ thị hình thái . 44
1.3.4.2 Chỉ thị phân tử ADN 44
1.3.5 Những nghiên cứu về bệnh gỉ sắt và chọn tạo giống ngô chống chịu
bệnh gỉ sắt . 45
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46
2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU . 46
2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 48
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48
2.3.1 Phương pháp điều tra tình hình sản xuất và bệnh hại trên ngô . 48
2.3.2 Phương pháp lây nhiễm bệnh nhân tạo 49
2.3.3 Phương pháp đánh giá dòng, tổ hợp lai đỉnh, lai luân phiên . 51
2.3.4 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR . 54
2.3.5 Phương pháp khảo nghiệm 57
2.3.6 Các phương pháp phân tích và sử lý số liệu 57
2.4 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU . 57
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59
3.1 TÁC HẠI CỦA BỆNH GỈ SẮT TRÊN NGÔ Ở TÂY NGUYÊN 59
3.1.1 Tình hình các bệnh hại ngô ở Tây Nguyên 59
3.1.2 Tình hình bệnh gỉ sắt trên ngô ở Tây Nguyên . 60
3.2 ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC, KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU CỦA
TẬP ĐOÀN DÒNG CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ SẮT . 63
3.2.1 Kết quả tuyển chọn tập đoàn dòng chống chịu bệnh gỉ sắt cho vùng
Tây Nguyên 63
3.2.1.1 Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của các dòng ngô nghiên cứu
bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo 64
3.2.1.2 Khả năng chống chịu bệnh gỉ sắt của dòng ngô ngoài đồng
ruộng 68
3.2.2 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của tập đoàn dòng
chống chịu bệnh gỉ sắt 71
3.3 ĐA DẠNG DI TRUYỀN, ĐỘ THUẦN DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG
KẾT HỢP CỦA TẬP ĐOÀN DÒNG CHỐNG CHỊU BỆNH GỈ SẮT 84
3.3.1 Đa dạng di truyền của tập đoàn dòng chống chịu bệnh gỉ sắt . 84
3.3.2 Khả năng kết hợp về năng suất của tập đoàn dòng chống chịu bệnh
gỉ sắt 91
3.3.2.1 Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất của tập đoàn dòng bằng
phương pháp lai đỉnh . 92
3.3.2.2 Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất bằng phương pháp lai
luân phiên . 93
3.4 ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC, KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU, ƯU
THẾ LAI CỦA CÁC TỔ HỢP LAI ĐỈNH, LAI LUÂN PHIÊN VÀ CHỌN
LỌC CÁC TỔ HỢP LAI TRIỂN VỌNG 94
3.4.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, ưu thế lai
của các tổ hợp lai đỉnh 94
3.4.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu, ưu thế lai
của các tổ hợp lai luân phiên 102
3.5 KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM MỘT SỐ TỔ HỢP LAI CHỐNG CHỊU
BỆNH GỈ SẮT TRIỂN VỌNG 110
3.5.1 Kết quả khảo nghiệm cơ sở . 110
3.5.2 Kết quả khảo nghiệm trong hệ thống khảo nghiệm quốc gia 114
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN . 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121



MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngô (Zea may L.) được xem là một trong những cây ngũ cốc quan trọng gắn
liền với đời sống và nền văn minh của nhiều dân tộc trên thế giới. Cây ngô nằm
trong nhóm các cây lương thực chính có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất
cũng như sản lượng. Năm 2013, diện tích trồng ngô trên thế giới lên đến 184,2 triệu
ha, năng suất bình quân đạt 5,52 tấn/ha, sản lượng đạt 1016,74 triệu tấn, so với năm
1995, diện tích trồng ngô tăng 13,38%, năng suất tăng 55,09% góp phần làm tăng
sản lượng lên 101,67% [138].
Ở Việt Nam, ngô là loại cây lương thực quan trọng chỉ đứng thứ hai sau cây
lúa. Ngô là thức ăn chính đối với các loại gia cầm, vật nuôi và là nguồn thu nhập
quan trọng của nhiều nông dân. Cây ngô không chỉ biết đến bởi giá trị kinh tế và giá
trị dinh dưỡng cao mà còn là một cây trồng quan trọng, có khả năng khai thác tốt
trên các loại đất khó khăn, trên các vùng đồi núi, vùng khô hạn. Trong những năm
gần đây, diện tích, năng suất và sản lượng của cây ngô không ngừng gia tăng. Giai
đoạn 1985 - 2004, diện tích, năng suất và sản lượng ngô tăng liên tục với tốc độ cao,
tỷ lệ tăng trưởng bình quân hàng năm trong suốt giai đoạn về diện tích là 7,5%/năm,
năng suất 6,7%/năm và sản lượng là 24,5%/ năm. Năm 2006, Việt Nam đã trở thành
một trong 20 nước có sản lượng ngô hạt cao nhất thế giới [139]. Năm 2013, diện
tích trồng ngô cả nước đạt 1,17 triệu ha với năng suất trung bình 4,44 tấn/ha, cao
hơn năng suất trung bình khu vực Đông Nam Á (4,14 tấn/ha) và một số nước trong
khu vực như Phillipines (2,56 tấn/ha) nhưng vẫn còn thấp hơn năng suất ngô trung
bình Châu Á (5,12 tấn/ha), thế giới (5,52 tấn/ha) và Mỹ (9,97 tấn/ha) [138]. Chiến
lược phát triển khoa học và công nghệ của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam



đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020 đối với cây ngô là phấn đấu đạt sản
lượng 7,15 triệu tấn ngô hạt vào năm 2015 và 9 triệu tấn năm 2020, nhằm cung cấp
đủ nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi và các nhu cầu khác trong nước,
từng bước tham gia xuất khẩu [2]. Để thực hiện được định hướng trên và đáp ứng nhu cầu ngô ngày càng tăng trong khi diện tích trồng ngô chỉ có thể tăng lên tới 1,4
triệu ha thì việc chọn tạo ra những giống ngô lai mới có năng suất cao, chống chịu
tốt trên quy mô lớn sẽ là giải pháp có nhiều khả thi [2].
Vùng Tây Nguyên có điều kiện đất đai, khí hậu và thổ nhưỡng rất thích hợp
cho cây ngô. Năm 2013, với diện tích trồng ngô lớn chiếm 22% diện tích ngô của cả
nước, năng suất đạt 5,17 tấn/ha, tương đương với năng suất ngô của khu vực Đông
Nam Á và thế giới, là một trong những vùng có năng suất đứng thứ hai trong cả
nước sau đồng bằng sông Cửu Long (5,61 tấn/ha) [20], [138]. Ngô trồng ở Tây
Nguyên, ngoài việc cung cấp nguyên liệu cho thức ăn chăn nuôi, một phần còn đáp
ứng được nhu cầu lương thực cho đồng bào dân tộc.
Tuy nhiên, các giống ngô ở Tây Nguyên vẫn chưa phát huy được hết tiềm
năng. Các lý do hạn chế tới năng suất như khả năng đầu tư của bà con nông dân
thấp, cơ giới hóa trong sản xuất cũng như công nghệ chế biến còn lạc hậu và quan
trọng nhất là yếu tố chống chịu của các giống ngô. Ngoài yếu tố hạn, yếu tố hạn chế
lớn nhất là khả năng chống chịu bệnh. Trong những năm gần đây, nổi bật nhất là
bệnh gỉ sắt. Khả năng chống chịu bệnh của các giống ngô ở Tây Nguyên còn rất ít,
đặc biệt là bệnh gỉ sắt.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về bệnh gỉ sắt trên thế giới cho thấy, bệnh
gỉ sắt gây thiệt hại đáng kể đến cây ngô và làm giảm từ 10 - 70% năng suất và chất
lượng ngô ở nhiều nước trên thế giới [28], [84], [104], [109], [124]. Ở Tây Nguyên,
từ năm 2007 - 2010, Viện Nghiên cứu Ngô đã thống kê sự thất thoát về sản lượng do
bệnh gỉ sắt gây ra hàng năm là từ 15 - 20% ở vụ Hè Thu, 25 - 40% thậm chí có những
vùng đến 60% ở vụ Thu Đông [5]. Chính vì vậy, để khai thác hết những tiềm năng,
lợi thế ở Tây Nguyên, cần phải bổ sung thêm những giống ngô có năng suất cao,
chống chịu bệnh gỉ sắt để nâng cao năng suất và sản lượng ngô ở vùng Tây Nguyên.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô
năng suất cao chống chịu bệnh gỉ sắt (Puccinia sp.) cho vùng Tây Nguyên” được
thực hiện.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xây dựng tập đoàn dòng thuần và chọn tạo được một số tổ hợp lai triển vọng năng suất cao, chống chịu bệnh gỉ sắt, thích hợp với điều kiện sinh thái, tập quán
canh tác ở Tây Nguyên.
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
 Ý nghĩa khoa học
Cung cấp thêm các dẫn liệu, thông tin khoa học và khả năng ứng dụng tập
đoàn vật liệu trong công tác chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, chống chịu
bệnh gỉ sắt cho vùng Tây Nguyên.
 Ý nghĩa thực tiễn
- Tuyển chọn được một tập đoàn vật liệu bao gồm 28 dòng có năng suất cao,
chống chịu bệnh gỉ sắt trên ngô ở Tây Nguyên;
- Giới thiệu một số tổ hợp lai triển vọng: VN5885 đã được công nhận sản
xuất thử, hai tổ hợp lai VN665 và VN667 đang được khảo nghiệm trong hệ thống
khảo nghiệm quốc gia có năng suất cao, chống chịu bệnh gỉ sắt cho sản xuất ngô ở
Tây Nguyên, góp phần nâng cao năng suất, sản lượng ngô của vùng này.