luận án tiến sĩ nông nghiệp chọn tạo giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía bắc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 15 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học

1. PGS.TS. Trịnh Khắc Quang 2. TS. Bùi Mạnh Cường

HÀ NỘI, 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

--- ---

BÙI VĂN HIỆU

CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHỊU HẠN PHỤC VỤ

CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG CHO MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NƠNG NGHIỆP

HÀ NỘI, 2022

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

--- ---

BÙI VĂN HIỆU

CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHỊU HẠN PHỤC VỤ CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG CHO MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI

PHÍA BẮC

Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.62.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học 1. TS. Mai Xuân Triệu

2. PGS.TS. Đặng Trọng Lương

HÀ NỘI, 2022

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận án tiến sỹ của mình, tơi ln nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của các cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình.

Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới TS. Mai Xuân Triệu và PGS.TS. Đặng Trọng Lương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi trong q trình thực hiện và hồn thành luận án.

Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, tập thể cán bộ Bộ môn Chọn tạo giống ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận án.

Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và quan tâm giúp đỡ tơi trong q trình học tập của mình.

Nhân dịp này tơi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là gia đình vợ con đã ln động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành luận án.

Hà Nội, ngày …… tháng ….. năm 2022

Tác giả

Bùi Văn Hiệu

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình nghiên cứu của tơi dưới sự chỉ dẫn của các Thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hồn tồn trung thực, các thơng tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.

Tơi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án.

Tác giả

Bùi Văn Hiệu

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ... i

LỜI CAM ĐOAN ... ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ... vii

DANH MỤC BẢNG ... viii

DANH MỤC HÌNH ... xi

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ... 1

2. Mục tiêu của đề tài ... 3

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ... 3

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ... 4

5. Những đóng góp mới của đề tài ... 4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC ... 6

1.1. Tổng quan sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam ... 6

1.1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô trên thế giới ... 6

1.1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngơ ở Việt Nam ... 8

1.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội và tình hình sản xuất ngơ ở các tỉnh miền núi phía Bắc ... 12

1.2.1. Đặc điểm tự nhiên xã hội vùng miền núi phía Bắc ... 12

1.2.2. Tình hình sản xuất ngơ ở các tỉnh miền núi phía Bắc... 17

1.2.3. Mục đích yêu cầu của chuyển đổi cơ cấu cây trồng có ngơ ở các tỉnh Miền núi phía Bắc ... 19

1.3. Tình hình nghiên cứu chọn tạo và sử dụng giống ngô lai chịu hạn. .. 21

1.3.1. Cơ sở sinh lý, di truyền của tính chịu hạn ở cây ngô... 21

1.3.2. Ảnh hưởng của hạn tới sinh trưởng phát triển và năng suất của cây ngô ... 25

1.3.3. Một số quan điểm về chọn tạo giống ngô chịu hạn ... 28

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1.3.4. Nguồn vật liệu và phương pháp đánh giá lựa chọn ngô chịu hạn .. 31

1.3.5. Một số tính trạng hữu ích trong việc nghiên cứu giống ngơ chịu hạn ...33

1.3.6. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngơ lai chịu hạn trên thế giới ...35

1.3.7. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam ...

1.4. Dòng thuần và một số phương pháp chọn tạo dòng thuần... 39

1.4.1. Khái niệm dòng thuần ... 39

1.4.2. Một số phương pháp chọn tạo dòng thuần ... 40

1.5. Khả năng kết hợp và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ngô .. 42

1.5.1. Khả năng kết hợp ... 42

1.5.2. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ... 43

1.6. Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô ... 46

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 492.1. Vật liệu nghiên cứu ... 49

2.2. Nội dung nghiên cứu ... 51

2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ... 51

2.4. Phương pháp nghiên cứu ... 52

2.4.1. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo. ... 52

2.4.2. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông học, năng suất và khả năng chịu hạn của các dòng trong thí nghiệm điều khiển tưới... 54

2.4.3. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu bằng chỉ thị SSR ... 56

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

2.4.4. Phương pháp đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng

... 57

2.4.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai luân phiên trong nhà lưới có mái che theo phương pháp Pervez H Zaidi năm 2002 . ... 58 2.4.6. Phương pháp xây dựng mơ hình giống ngơ mới có khả năng chịu hạn tại một số vùng chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở miền núi phía Bắc. .. 59 2.4.7. Xử lý số liệu. ... 60

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ... 61 3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo ... 61

3.1.1. Đánh giá khả năng giữ nước và khả năng phục hồi của các dòng. 61 3.1.2. Đánh giá một số chỉ tiêu liên quan đến khả năng chịu hạn trong chậu của các dịng ngơ ... 63

3.2. Đánh giá đặc điểm nông học, năng suất và khả năng chịu hạn của các dịng trong thí nghiệm điều khiển tưới. ... 67

3.2.1. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các dòng ... 68 3.2.2. Kết quả theo dõi một số đặc điểm nơng học của các dịng ngơ ... 71

3.3. Đánh giá đa dạng di truyền của 30 dịng ngơ bằng chỉ thị phân tử SSR ... 86 3.4. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ... 91

3.4.1. Đánh giá KNKH chung của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh 91 3.4.2. Đánh giá KNKH riêng của các dòng và ƯTL của các THL bằng phương pháp lai luân phiên ... 101

3.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai và đánh giá khả năng thích ứng, tính ổn định của tổ hợp lai triển vọng ... 115

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

3.5.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp trong nhà lưới có mai

DANH MỤC CƠNG TRÌNH, BÀI BÁO ... 143

ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ... 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 144

TIẾNG VIỆT ... 144

TIẾNG ANH ... 147

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AMBIONET Asian Maize Biotechnology Network – Mạng lưới Công

nghệ Sinh học cây ngô châu Á

ASI Anthesis Silking Interval - Khoảng cách tung phấn và

phun râu

CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung tâm cải tiến ngơ và lúa mì quốc tế

CV Coefficients of variation – Hệ số biến động

DH Double haploid – Đơn bội kép

GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung

HMP Midparent heterosis – Ưu thế lai trung bình

HBP Heterobeltiosis – Ưu thế lai thực

HS Standard heterosis – Ưu thế lai chuẩn

Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng Stress Susceptibility Index – Chỉ số mẫn cảm hạn Stress Tolerance Index – Chỉ số chịu bất thuận

TB Giá trị trung bình

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

trong thí nghiệm đồng ruộng ... 24

2.1 Danh sách các dịng ngơ tham gia thí nghiệm ... 49 2.2 Danh sách các mồi SSR sử dụng cho thí nghiệm phân tích đa dạng

di truyền ... 50

2.3 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu ... 51 3.1 Khả năng giữ nước và phục hồi của các dòng trong vụ Xuân 2014 62 3.2 Một số chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các dịng ngơ vụ

2014 ... 76

3.9a Các yếu tố cấu thành năng suất của các dịng trong thí nghiệm tưới

đủ tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 ... 79

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

3.9b Các yếu tố cấu thành năng suất của các dịng trong thí nghiệm

khơng tưới tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 ... 80

3.10 Năng suất của các dịng trong thí nghiệm điều khiển tưới vụ Đông 2014 tại Đan Phương. ... 83

3.11 Số allele thể hiện và hệ số PIC của 30 cặp mồi SSR ... 86

3.12 Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các dòng ... 88

3.13 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ... 92

3.14 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ... 94

3.15 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ... 96

3.16 Năng suất thực thu và ưu thế lai của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ... 98

3.17 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng ở tính trạng năng suất hạt của 14 dịng và 2 cây thử trong thí nghiệm lai đỉnh ... 99

3.18 Một số đặc điểm hình thái của các THL tại Đan Phượng ... 102

3.19 Khả năng chống chịu của các THL tại Đan Phượng... 103

3.20 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL tại Đan Phượng ... 106

3.21 Một số yếu tố cấu thành năng suất của các THL tại Đan Phượng 107 3.22 Khả năng chịu hạn của các THL tại Đan Phượng năm 2016 ... 109

3.23 Thời gian sinh trưởng của các THL tại Đan Phượng năm 2016 .... 111

3.24 Giá trị trung bình năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các THL có dịng tham gia ... 113

3.25 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng năng suất hạt của các dịng tham gia thí nghiệm lai luân phiên ... 114

3.26 Giai đoạn sinh trưởng của các THL trong thí nghiệm hạn nhân tạo vụ Xuân 2016 ... 116

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

3.27 Độ cuốn lá, độ tàn lá của các THL trong thí nghiệm hạn nhân tạo vụ

3.32 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của VN636 ... 128

3.33 Năng suất của VN636 trong thí nghiệm khảo sát cơ sở ... 129

3.34 Năng suất của VN636 trong thí nghiệm VCU ... 130

3.35 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai tại Văn Chấn - Yên Bái ... 132

3.36 Hiệu quả kinh tế của VN636 trong mơ hình n Bái ... 134

3.37 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai tại Võ Nhai – Thái Nguyên ... 136

3.38 Hiệu quả kinh tế của VN636 trong mơ hình Võ Nhai Thái Ngun ... 137

3.39 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Thu Đông năm 2018 tại Yên Châu, Sơn La ... 138

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài

Ngơ là cây lương thực có vị trí đặc biệt quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp tồn cầu và có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất cũng như sản lượng. Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực có vị trí quan trọng thứ 2 sau cây lúa. Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34% so với trung bình thế giới, năm 1990 bằng 42%, năm 2000 bằng 59,8%, năm 2005 bằng 74,4% và năm 2010 đạt 80,8% [14]. Giai đoạn từ 2005 đến 2015, sản xuất ngô trong nước có xu hướng tăng và từng bước ổn định, hình thành ngành sản xuất lớn với những thành tựu vượt bậc trên cả 3 phương diện: diện tích, năng suất, sản lượng, đưa nước ta đứng vị trí thứ 59/166 về năng suất trong các nước trồng ngô.

Năm 2020, nhập khẩu ngô của Việt Nam chính thức vượt qua mốc 12 triệu tấn, đã hoàn toàn vượt qua các mốc nhập khẩu rất quan trọng trong 2 năm về trước là mức 10 triệu tấn năm 2018 và 11 triệu tấn năm 2019. Như vậy, cũng như nhiều nước đang phát triển khác, Việt Nam đang phải nhập khẩu ngô, mặc dù năng suất ngô năm 2020 đã đạt 48,7 tạ/ha, song so với năng suất trung bình của thế giới (5,64 tấn/ha) thì năng suất ngơ của Việt Nam cịn rất thấp. Một trong những ngun nhân chính làm giảm năng suất ngô ở Việt Nam là do ngô chủ yếu được trồng trên đất dốc (> 60% diện tích) tập trung ở vùng trung du miền núi phía Bắc. Sản xuất ở những vùng này phụ thuộc chủ yếu vào nước trời.

Năm 2020, diện tích ngơ của vùng Trung du miền núi phía Bắc là 426,4 nghìn ha, năng suất ngơ của vùng chỉ đạt 40,3 tạ/ha, bằng 83,3% so với trung bình cả nước. Ở vùng này cây ngơ thường bị hạn ở giai đoạn đầu vụ Hè Thu và giai đoạn trỗ cờ tung phấn của vụ Thu Đông. Do vậy, cần có một bộ

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

giống ngô lai chịu hạn, ngắn ngày, năng suất cao phục vụ sản xuất ngơ của các tỉnh miền núi phía Bắc để giảm thiệt hại do hạn hán gây ra.

Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều về giống có khả năng chịu hạn, những giống ngô lai chịu hạn trong nước hiện nay như LVN99, LVN885, AG59... tuy có khả năng chịu hạn, phù hợp cho việc chuyển đổi nhưng năng suất còn thấp, hiệu quả kinh tế chưa cao nên chưa hấp dẫn người nông dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang trồng ngô. Một số giống cho năng suất cao, chịu hạn tốt như: VN8960, NK67, DK9901... nhưng lại có thời gian sinh trưởng quá dài, khó khăn cho cơ cấu tăng vụ do vậy khó áp dụng cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở miền núi phía Bắc. Vì vậy, để chuyển đổi cơ cấu cây trồng có ngơ kém hiệu quả sang cơ cấu cây trồng hiệu quả kinh tế cao hơn, cần có một bộ giống ngơ lai chịu hạn năng suất cao, ngắn ngày phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng kém hiệu quả sang sản xuất ngơ hiệu quả hơn, tăng diện tích và sản lượng ngô, giảm nhập khẩu, tiết kiệm chi phí ngoại tệ cho Nhà nước.

Ở các tỉnh miền núi phía Bắc có một diện tích rất lớn đất có thể sử dụng giống ngơ chịu hạn để chuyển đổi cơ cấu, tăng vụ như: Đất trồng một vụ ngơ Hè Thu muộn bỏ hóa vụ Thu Đơng, gieo vào nửa cuối tháng 4 đầu tháng 5 thu hoạch vào tháng 8 ở hầu hết các huyện Sơn La và một số huyện vùng cao của Thái Nguyên như Đại Từ, Định Hóa, Võ Nhai. Cơ cấu vùng này có diện tích lớn, nếu trồng thêm 1 vụ Thu Đơng cần có giống ngơ chịu hạn vì cuối vụ (cuối tháng 11 đầu tháng 12) gặp hạn và rét; Đất 2 vụ ngơ muốn có năng suất cao nên sử dụng giống chịu hạn trồng vụ ngô Xuân Hè gieo đầu tháng 3 tránh hạn và rét đầu năm, thu hoạch vào đầu tháng 7 sau đó trồng ngơ vụ Thu Đông gieo cuối tháng 7 đầu tháng 8 thu hoạch tháng 11, cơ cấu vùng này ở vùng núi thấp, trồng ở các bãi ven sông lớn như dọc sông Đà ở Sơn La và một số suối lớn ở Phù Yên, Mộc Châu, dọc sông Cầu,

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

sông Công ở Thái Nguyên; Đất ruộng bậc thang chỉ trồng được một vụ lúa Mùa (cấy lúa vào 10-20 tháng 6), bỏ hóa vụ Xuân do hạn hán đầu vụ. Nên có thể chuyển sang trồng 2 vụ ngô/năm bằng việc sử dụng giống chịu hạn để có hiệu quả kinh tế cao hơn; Ngồi ra, với những diện tích lúa hiệu quả thấp có thể chuyển đổi sang trồng ngô chịu hạn thay thế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài: “Chọn tạo

giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc”.

2. Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá, tuyển chọn được một số dịng ngơ chịu hạn, có đặc điểm nơng sinh học và khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chịu hạn.

- Chọn tạo được 1 – 2 giống ngơ lai triển vọng có khả năng chịu hạn, năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu cây trồng ở vùng miền núi phía Bắc.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học của đề tài:

+ Cung cấp các dẫn liệu khoa học có giá trị về di truyền tính chịu hạn, khả năng kết hợp và mối tương quan giữa khả năng chịu hạn với đặc điểm nông sinh học trong chọn giống ngô lai chịu hạn;

+ Kết quả nghiên cứu của luận án cũng là tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu, giảng dạy có giá trị trong chọn tạo giống ngô lai chịu hạn và chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ trong tái cơ cấu ngành trồng trọt ở các tỉnh miền núi phía Bắc.

</div>