BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
BƯỚC ĐẦU CHỌN GIỐNG NGÔ LAI CHỊU HẠN BẰNG
MARKER PHÂN TỬ SSR (Microsatellite)

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ MINH TRANG

Niên khóa

: 2005 – 2009

Tháng 8/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
BƯỚC ĐẦU CHỌN GIỐNG NGÔ LAI CHỊU HẠN BẰNG
MARKER PHÂN TỬ SSR (Microsatellite)

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

ThS. TRƯƠNG QUỐC ÁNH

NGUYỄN THỊ MINH TRANG

KS. VĂN NGỌC DUNG

Tháng 8/2009


LỜI CẢM ƠN
Thành kính ghi ơn cha mẹ, người đã sinh thành dạy dỗ và động viên để con có
được kết quả như ngày hôm nay. Cảm ơn chị Hai và hai em luôn luôn ủng hộ và cổ vũ
tinh thần trong suốt thời gian vừa qua. Cảm ơn gia đình thân yêu và tất cả những người
thân đã luôn yêu thương, quan tâm và luôn cổ vũ cho con học tập.
Đặc biệt xin chân thành cảm ơn
ThS. Trương Quốc Ánh, KS. Văn Ngọc Dung đã hướng dẫn tận tình cho
em trong suốt quá trình thực tập và giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn
 Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Khoa Công
Nghệ Sinh Học cùng Quý thầy cô đã tạo điều kiện tốt đẹp cũng như
truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường.
 Ban lãnh đạo Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam.
 Phòng nghiên cứu ngô – Trung tâm nghiên cứu Thực nghiệm Nông
nghiệp Hưng Lộc, Đồng Nai đã cung cấp số liệu đánh giá kiểu hình giúp
em hoàn thành khoá luận.
 Anh Lý Hậu Giang, chị Nguyễn Thị Nha Trang cùng các anh chị phòng

Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã
tận tình giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn và tạo mọi điều kiện tốt cho em
trong suốt thời gian thực tập và hoàn thành khóa luận.
 Các bạn lớp CNSH K31 luôn sát cánh cùng tôi trong suốt quá trình học
tập.
Cảm ơn tất cả bạn bè thân yêu, nguồn sức mạnh tinh thần to lớn, chia sẻ những
buồn vui, những khó khăn và luôn bên cạnh tôi, giúp đỡ và ủng hộ tôi.
Xin chân thành cảm ơn.

Thành phố Hồ Chí Minh tháng 8 năm 2009
Nguyễn Thị Minh Trang
iii


TÓM TẮT
Cây ngô là một cây lương thực quan trọng đồng thời cung cấp nguồn nguyên
liệu cho thức ăn chăn nuôi. Những năm gần đây, khô hạn thường xuyên xảy ra làm ảnh
hưởng nghiêm trọng đến năng suất của cây ngô. Hậu quả lớn nhất là làm giảm thu
nhập, ảnh hưởng đến đời sống của nông dân. Việc tìm ra một giống mới có khả năng
thích nghi với điều kiện khô hạn đang là vấn đề cần thiết và cấp bách.
Chọn giống theo phương pháp truyền thống thường tốn nhiều thời gian và công
sức nhưng hiệu quả đem lại không ổn định, bên cạnh đó khả năng chịu hạn chịu sự ảnh
hưởng của đa gen nên kết quả đạt được vẫn chưa được như mong muốn. Vì lí do đó đề
tài “Bước đầu chọn giống ngô lai chịu hạn bằng marker phân tử SSR (Microsatellite)”
được thực hiện tại phòng Thí nghiệm Sinh học phân tử thuộc phòng Công nghệ sinh
học, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam từ tháng 03 năm 2009 đến tháng
07 năm 2009.
Mục đích của đề tài là xác định giống bố mẹ, dựa vào việc kết hợp giữa phương
pháp truyền thống và kỹ thuật công nghệ sinh học. Kết quả đạt được sẽ là cơ sở cho
quá trình tạo giống ngô lai chịu được điều kiện khô hạn cho các nghiên cứu về sau.

Kết quả đạt được
1. Xác định giống ngô có khả năng chịu hạn cao từ việc đánh giá kiểu hình.
2. Hoàn thiện được quy trình ly trích DNA tổng số từ mẫu ngô.
3. Xác định được đa hình giữa giống ngô cho gene chống chịu hạn và giống
ngô nhiễm.
4. Bước đầu xác định giống bố mẹ.

iv


SUMMARY
Maize is a stable food and feed for animal. In recent years, drought often occur
as a serious effect to productivity of maize. Finally, the consequence is the largest to
reduce income, affecting the livelihoods of many farmers. New maize variety to be
selected to adapt to drought conditions is the necessary and urgent.
Selection of the same traditional methods usually take more time and effort but
effect still does not bring stability, in addition to the drought tolerance ability to bear
under the influence of multiple genes so the results achieved is not as desired.
Therefore, the research “Selection primary of drought tolerance maize varieties by
SSR marker (Microsatellite)” was conducted in Molecular biology laboratory of
Biotechnology Department, Institute of Agricultural Science of South Vietnam from
March to July, 2009.
The purpose of the research is identify of parent varieties, based on the
combination of traditional methods and methods of biotechnology. Results achieved
will be the basis for the hybrid maize seed to create intolerable conditions for drought
research later.
Achievements
(1) Indentify maize varieties ability hight drought tolerance from appraisement
phenotype.
(2) Improve the process total DNA extraction from samples maize.

(3) Identify polymorphism between donor cultivar of drought tolerance and
recurrent cultivar.
(4) Identify primary of parent varieties.

v


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................................iii
TÓM TẮT...........................................................................................................................iv
SUMMARY......................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................ x
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...............................................................................................xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH................................................................................................xii
Chương 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................................... 1
1.2. Yêu cầu của đề tài......................................................................................................... 2
1.3. Nội dung thực hiện ....................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................... 3
2.1. Sơ lược về cây ngô ....................................................................................................... 3
2.1.1. Phân loại .................................................................................................................... 3
2.1.2. Nguồn gốc địa lý........................................................................................................ 4
2.1.3. Nguồn gốc di truyền .................................................................................................. 4
2.1.4. Phân bố ...................................................................................................................... 5
2.1.5. Giá trị kinh tế của cây ngô......................................................................................... 5
2.1.5.1. Cây lương thực ....................................................................................................... 5
2.1.5.2. Thức ăn gia súc....................................................................................................... 6
2.1.5.3. Thực phẩm và thuốc chữa bệnh.............................................................................. 6
2.1.5.4. Nguyên liệu công ngiệp.......................................................................................... 7

2.1.5.5. Hàng hoá xuất nhập khẩu ....................................................................................... 7
2.2. Tình hình sản xuất ngô trong nước và trên thế giới ..................................................... 7
2.2.1. Tình hình sản xuất trong nước................................................................................... 7
2.2.2. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới.......................................................................... 8
2.3. Ảnh hưởng của khô hạn đến cây ngô ........................................................................... 9
2.4. Tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây ngô ............................................... 10
vi


2.4.1. Trên thế giới ............................................................................................................ 10
2.4.2. Trong nước .............................................................................................................. 12
2.5. Ứng dụng của marker phân tử trong chọn giống cây trồng........................................ 13
2.6. Một số marker thường sử dụng .................................................................................. 15
2.6.1. Khái niệm marker phân tử ....................................................................................... 15
2.6.2. Các loại DNA marker .............................................................................................. 15
2.6.3. RFLP marker – restriction fragment length polymorphisms marker ...................... 15
2.6.4. AFLP marker – amplified fragment length polymorphisms marker....................... 16
2.6.5. RAPD marker – random amplified polymorphism DNA marker ........................... 17
2.6.6. Microsatellite marker (SSR marker) ....................................................................... 17
2.6.6.1. Khái niệm ............................................................................................................. 17
2.6.6.2. Các loại microsatellite .......................................................................................... 18
2.6.6.3. Ứng dụng .............................................................................................................. 19
2.6.6.4. Ưu điểm nổi bật của microsatellite....................................................................... 19
2.7. Sơ lược phản ứng chuỗi PCR (polymerase chain reaction) ....................................... 19
2.8. Phương pháp điện di DNA ......................................................................................... 20
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 21
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .............................................................................. 21
3.1.1. Thời gian.................................................................................................................. 21
3.1.2. Địa điểm nghiên cứu................................................................................................ 21
3.2. Vật liệu ....................................................................................................................... 21

3.2.1. Mẫu thí nghiệm........................................................................................................ 21
3.2.2. Hóa chất sử dụng ..................................................................................................... 22
3.2.2.1. Hóa chất sử dụng trong ly trích DNA .................................................................. 22
3.2.2.2. Hóa chất sử dụng trong phương pháp SSR .......................................................... 22
3.2.2.3. Hóa chất sử dụng trong điện di và đọc kết quả ................................................... 23
3.2.3. Trang thiết bị dùng trong thí ngiệm......................................................................... 23
3.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 23
3.3.1. Phương pháp đánh giá kiểu hình ............................................................................. 23
3.3.2. Phương pháp đánh giá kiểu gen .............................................................................. 24
3.3.2.1. Phương pháp ly trích DNA từ mẫu ngô ............................................................... 24
vii


3.3.2.2. Định lượng DNA bằng máy đo quang phổ........................................................... 25
3.3.2.3. Điện di kiểm tra sản phẩm DNA .......................................................................... 25
3.3.2.4. Tiến hành PCR với marker SSR........................................................................... 26
3.3.2.5. Điện di và quan sát kết quả PCR .......................................................................... 26
3.3.2.6. Xử lí số liệu .......................................................................................................... 27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................... 28
4.1. Đánh giá kiểu hình...................................................................................................... 28
4.1.1. Kiểu hình ở thí nghiệm cắt nước ............................................................................. 28
4.1.2. Kiểu hình ở thí nghiệm tưới nước đầy đủ................................................................ 28
4.1.3. Chỉ số chống chịu hạn ............................................................................................. 29
4.2. Đánh giá kiểu gen chịu hạn ........................................................................................ 30
4.2.1. Hoàn thiện quy trình ly trích DNA.......................................................................... 30
4.2.1.1. Ly trích DNA từ mẫu lá........................................................................................ 30
4.2.1.2. Ly trích DNA từ cây con ...................................................................................... 31
4.2.2. Phản ứng PCR với mồi SSR.................................................................................... 32
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................................. 37
5.1. Kết luận....................................................................................................................... 37

5.2. Đề nghị ....................................................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 38

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A

: Ampe

BME

: β – mecaptoethanol

bp

: Base pair

CK

: Chất khô

CIMMYT

: International Maize and Wheat Improvement Center

CTAB

: N-Cetyl-N,N,N-trimethyl-ammonium bromide


ctv

: Cộng tác viên

DNA

: Deoxyribonucleotide Acid

dNTP

: Deoxynucleotide triphosphate

F

: forward

LOD

: Logarithmm of the odds ratio for linkage

MAS

: Marker Assisted Selection

OD

: Optical Density

PCR


: Polymerase Chain Reaction – phản ứng chuỗi polymerase

QTL

: Quantitative Trait Locus

R

: reverse

RFLP

: Restriction Fragment Length Polymorphism

RNAse

: Ribonuclease.

SDS

: Sodium Dodecyl Sulfate

SSR

: Simple Sequense Repeats

Tm

: Melting temperature (nhiệt độ nóng chảy)


USDA

: United States Department of Agriculture

UV

: Ultra Violet

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Các loài phụ của ngô .......................................................................................3
Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam giai đoạn 1900 - 2006........8
Bảng 2.3 Tình hình sản xuất ngô ở một số nước sản xuất lớn và thế giới năm 2005.....9
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của ẩm độ đất qua các thời kỳ sinh trưởng đến năng suất ngô.....9
Bảng 2.5 Các loại DNA marker ....................................................................................15
Bảng 3.1 Tên và công dụng của hoá chất sử dụng trong quy trình CTAB...................22
Bảng 3.2 Thành phần hỗn hợp PCR cho một phản ứng 15µl .......................................26
Bảng 3.3 Chu kỳ nhiệt của phản ứng PCR ...................................................................26
Bảng 3.4 Danh sách SSR marker sử dụng tiến hành PCR............................................27
Bảng 4.1 Kết quả đánh giá kiểu hình ở thí nghiệm cắt nước....................................... 28
Bảng 4.2 Kết quả đánh giá kiểu hình ở thí nghiệm tưới nước đầy đủ ......................... 28
Bảng 4.3 Chỉ số chống chịu hạn .................................................................................. 29
Bảng 4.4 Kết quả định lượng DNA mẫu ngô ly trích từ lá.......................................... 30
Bảng 4.5 Kết quả định lượng DNA mẫu ngô ly trích từ cây con ................................ 32

x



DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Các giống ngô khác nhau.................................................................................3
Hình 2.2 Ảnh hưởng của điều kiện khô hạn đến sự phát triển cây ngô........................10
Hình 2.3 Ảnh hưởng của điều kiện khô hạn theo hai mức độ nhẹ và nặng .................10
Hình 2.4 SSR marker và phương pháp phát hiện .........................................................18
Hình 3.1 Mẫu cây con gieo từ hạt ngô trong phòng thí nghiệm...................................21
Hình 4.1 Hình điện di sản phẩm DNA từ lá ngô ..........................................................31
Hình 4.2 Mẫu cây con sử dụng ly trích DNA...............................................................31
Hình 4.3 Hình điện di sản phẩm DNA từ cây con........................................................32
Hình 4.4 Kết quả PCR với marker bnlg1064 và bnlg1144...........................................33
Hình 4.5 Kích thước các đoạn khuếch đại của marker bnlg1064 và bnlg1144............33
Hình 4.6 Kết quả PCR với marker bnlg 1525...............................................................34
Hình 4.7 Kết quả PCR với marker phi236654 và umc1933.........................................34

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngô là cây lương thực quan trọng đứng thứ ba sau lúa và lúa mì, được trồng
nhiều nơi trên thế giới, thích hợp với những điều kiện đất đai, thời tiết và khí hậu khác
nhau.
Ngô mang lại nhiều giá trị kinh tế như làm lương thực, thực phẩm, làm thức ăn
gia súc và cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp. Sản xuất ngô của thế giới tăng liên
tục, nhất là trong hơn 40 năm gần đây. Nhờ ứng dụng ưu thế lai trong nghiên cứu,
cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống ngô lai, kết hợp phương pháp

truyền thống với công nghệ sinh học mà sản lượng ngô của thế giới tăng liên tục. Từ
chưa đến 2 tấn/ha từ năm 1961 đã đạt 4,99 tấn/ha năm 2004 và đến năm 2007 diện tích
ngô đã vượt qua lúa nước với 157 triệu ha, năng suất trung bình 4,9 tấn/ha và sản
lượng đạt kỷ lục 766,2 triệu tấn (USDA, 2007).
Ở Việt Nam, năng suất ngô tăng nhanh và liên tục trong suốt hơn 20 năm qua.
Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34% so với trung bình của thế giới (1,1/3,2
tấn/ha); năm 1990 bằng 42% (1,55/3,7 tấn/ha); năm 2000 bằng 60% (2,5/4,2 tấn/ha);
năm 2005 bằng 73% (3,6/4,9 tấn/ha) và năm 2007 đã đạt 81,0% (3,96/4,9 tấn/ha). Sản
lượng ngô Việt Nam vượt ngưỡng 1 triệu tấn vào năm 1994, năm 2000 vượt ngưỡng 2
triệu tấn, và năm 2007 chúng ta đạt diện tích, năng suất và sản lượng cao nhất từ trước
đến nay: Diện tích là 1.072.800 ha, năng suất 3,96 tấn/ha, sản lượng đạt được
4.250.900 tấn. Theo kế hoạch, năm 2010 nước ta sẽ nâng diện tích trồng ngô lên 1,2
triệu ha, năng suất 4,5 tấn/ha và sản lượng 5,4 triệu tấn (Trương Quốc Ánh, 2008). Tuy
nhiên, để đạt được mục tiêu trên chúng ta phải vượt qua nhiều khó khăn, trong đó khô
hạn là một trong những tác nhân gây khó khăn lớn nhất.
Tuy nhiên, khô hạn là yếu tố cản trở quan trọng. Ngô bị thiếu nước, đặc biệt là ở
giai đoạn trước và trong thời gian trổ cờ là nguyên nhân làm giảm năng suất đáng kể
của các vùng trồng ngô trên thế giới (S.H. Zhang, Y.L Zheng và ctv, 2005). Hạn hán,
với tần suất ngày càng cao và cường độ ngày càng lớn đã tác động mạnh mẽ đến năng
1


suất cây trồng do không chủ động được nguồn nước. Chọn tạo giống cây trồng chịu
hạn là một giải pháp tích cực góp phần vào việc hạn chế tác hại của hạn hán đang ngày
càng nghiêm trọng trên phạm vi toàn cầu.
Nghiên cứu về giống chịu hạn ở nước ta được thực hiện chủ yếu dựa vào
phương pháp truyền thống, dựa vào kiểu hình để đánh giá khả năng chống chịu hạn.
Do tương tác giữa gen và môi trường quá lớn nên kết quả còn hạn chế, và làm tốn
nhiều công sức, tiền của và thời gian. Do đó vẫn chưa có giống ngô chịu hạn nào có tác
dụng rõ ràng. Vì vậy, đề tài “ Bước đầu chọn giống ngô lai chịu hạn bằng marker phân

tử SSR (Microsatellite)” được tiến hành.
1.2. Yêu cầu của đề tài
Đánh giá kiểu hình chống chịu hạn của các giống được chọn lọc.
Hoàn thiện quy trình ly trích DNA tổng số từ lá ngô.
Tối ưu hóa phản ứng PCR với SSR marker.
Xây dựng các tổ hợp lai bố mẹ.
1.3. Nội dung thực hiện
Từ tập đoàn các giống ngô trong ngân hàng gen của Viện Khoa học Kỹ thuật
Nông nghiệp miền Nam, tiến hành chọn lọc và đánh giá kiểu hình.
Ly trích DNA từ mẫu lá ngô chọn lọc.
Tiến hành phản ứng PCR với mồi là các marker SSR đã xây dựng.
Điện di kiểm tra sản phẩm PCR trên gel agarose 3% và xác định mức độ đa hình
giữa giống chống chịu hạn và giống nhiễm.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Sơ lược về cây ngô
2.1.1. Phân loại
Phân loại khoa học (Scientific classification)
Giới (kingdom): Plantea
Ngành (division): Magnoliophyta
Lớp (class): Liliopsida
Bộ (ordo): Poales
Họ (family): Poaceae
Chi (genus): Zea
Hình 2.1 Các giống ngô khác nhau.


Loài (species): Z. mays
Tên khoa học: Zea mays L.

()

Họ phụ Tripsaceae có tám chi Zea, Euchiaena, Tripsacum, Coix, Sclerachae,
Polytoca, Chionachne và Trilobachae đều là những loại cây thức ăn gia súc nguyên
thủy quan trọng. Bốn chi đầu có nguồn gốc ở châu Mỹ, bốn chi sau có nguồn gốc ở
châu Á. Trong chi Coix có loài cây ý dĩ (Coixlachryma fobi L var Frumentaceamkina)
khá phổ biến ở Việt Nam.
Bảng 2.1 Các loài phụ của ngô (Bùi Thế Hùng, 1997)
STT

Loài phụ

Tên khoa học

01

Ngô răng ngựa

(Zea mays indentata Sturt)

02

Ngô đá rắn - ngô tẻ

(Zea mays indurata Sturt)

03


Ngô nổ

(Zea mays everta Sturt)

04

Ngô bột

(Zea mays amylacea Sturt)

05

Ngô đường

(Zea mays saccharata Sturt)

06

Ngô bọc

(Zea mays tunicate Sturt)

07

Ngô nửa răng ngựa

(Zea mays semiindentata Kulesh)

08


Ngô đường bột

(Zea mays amylacea Saccharata)

09

Ngô nếp

(Zea mays cerutina Kulesh)
3


Hệ thống phân loại cây ngô (Bùi Thế Hùng, 1997)
 Họ Poacea: Bộ rễ chùm, lá mọc thành hai dãy, gân lá song song, có thìa lìa,
mấu đốt đặc, hoa mọc thành bông nhỏ, có mày.
 Họ phụ Tripsaceaa: Hoa đực và hoa cái ở những vị trí khác nhau trên cùng một
cây, thân đặc, có sáp.
 Chi Zea: Hạt mọc ở trục bông (lõi ngô) ở phía bên cây, sau khi chín hạt to và
mày nhỏ.
 Loài Zea mays nhánh mẹ phát triển vòi nhụy (râu) rất dài, nhiều hàng hạt xếp
song song trên trục bông (lõi ngô).
2.1.2. Nguồn gốc địa lý
Ngô đã được con người trồng hàng nghìn năm nay. Các bằng chứng khảo cổ ở
Mexico đã tìm thấy dấu vết của phấn ngô, cùi ngô, hạt ngô và lá bi. Tuổi của các bộ
phận cổ này ước trên 5.600 năm. Harshberger 1893 đã cho rằng ngô bắt nguồn là một
loài cây hoang dại vùng Mexico ở độ cao 1500 m của vùng bán khô hạn, có mưa mùa
hè khoảng 350 mm. Vavilop (1926) khi nghiên cứu về nguồn gốc cây trồng đã kết luận
Mexico là trung tâm phát sinh của cây ngô. Trung tâm thứ hai là tại vùng Andet
(Peru), là nơi mà cây ngô đã trải qua quá trình tiến hóa nhanh chóng. Các bằng chứng

khảo cổ đã xác nhận điều đó. Những khai quật ở hang động Bat (Bat Caves) của New
Mexico đã tìm được cùi ngô dài 20 - 30 cm và xác định tuổi vào khoảng 3.600 năm
trước công nguyên. Khai quật ở động Laperra đông bắc Mexico đã chỉ rõ chuỗi tiến
hóa của các lớp từ thấp đến cao của hóa thạch. Khai quật ở các động của bang
Chihuahua và Sonora đã phát hiện các bắp được coi là nguyên mẫu của dạng nguyên
thủy. Khai quật ở Bellas Artes – thành phố Mexico đã tìm được hóa thạch phấn ngô
Teosente và Tripsacum. Hạt phấn của Tripsacum được tìm thấy ở độ sâu 74 m còn của
Teosinte ở độ sâu 3 - 6 m. Mẫu hạt phấn ngô cổ nhất được tìm thấy ở độ sâu 70 m và
xác định vào niên đại sông băng, ít nhất cách đây 60.000 năm (Ngô Hữu Tình, 1997).
2.1.3. Nguồn gốc di truyền
Ngô có nguồn gốc di truyền là từ ngô bọc (Zea mays tunicate Sturt), dạng dại
của nó phát sinh ở châu Mỹ, do biến dị mà thành. Có ba giả thuyết về nguồn gốc di
truyền mà giả thuyết trên là có cơ sở khoa học hơn cả. Suốt một thời gian dài, người ta
cho rằng ngô bắt nguồn từ một dòng lai giữa Teosinte (Euchlaena, Mexicana, Schard)
4


và một loài cây dại không rõ thuộc chi Andropogoneae (Harshberger, 1893, 1896;
Collins, 1912). Giả thuyết này ít được ủng hộ vì không biết được loài hoang dại là loài
nào. Giả thuyết coi ngô có nguồn gốc từ châu Á của Anderson (1954) dựa trên thực tế
là ngô có 2n = 20 nhiễm sắc thể, nó có thể là kết quả lai giữa hai loài Sorghum và
Sorghum hoặc Sorghum và Coix với 2n = 10 nhiễm sắc thể đã tồn tại tại Đông Nam Á.
Lập luận này cũng ít thuyết phục vì thiếu bằng chứng về sự tồn tại của ngô tiền
Columbus ở châu Á. Mặt khác, những loài Sorghum với 2n = 10 nhiễm sắc thể lại có
đặc trưng hình thái khác biệt rất rõ so với cây ngô. Gần đây sau khi Celarier 1957 phát
hiện loài Elyonurus có 10 nhiễm sắc thể giống ngô thì giả thuyết này được hồi sinh
nhưng vẫn ít được chấp nhận. Giả thuyết khác của Mangelsdorf và Reeves (1938,
1939, 1945) và Weatherwax (1935, 1950, 1951) đều cho rằng ngô bắt nguồn từ ngô
bọc nguyên thủy. Sự khác biệt theo Mangelsdorf và Reeves thì dạng ngô trồng đầu tiên
bắt nguồn bởi biến dị từ một loài dại của ngô bọc có nguồn gốc từ những vùng đất

thấp của Nam Mỹ. Họ đã lai tạo thành công giữa ngô và cỏ Gama (Tripsacum) và phân
tích sự khác nhau về di truyền của ngô, Tripsacum và Teosinte, để đi đến kết luận là
Teosinte không cùng nguồn gốc với ngô và Euchlaena là một dòng lai tự nhiên giữa
Zea và Tripsacum. Theo Weatherwax thì cho rằng Zea, Tripsacum và Euchlaena có
cùng nguồn gốc tiến hóa nhưng theo các hướng khác nhau.
2.1.4. Phân bố
Mặc dù có nguồn gốc nhiệt đới nhưng ngô có thể trồng khắp mọi nơi trên thế
giới. Ở Việt Nam, ngô thích nghi với khoảng khí hậu rộng từ vùng vĩ độ 55o Nam đến
30o Bắc. Ngô thích nghi với nhiều điều kiện đất đai. Ngô có thể trồng được trên nhiều
loại đất nhưng tốt nhất là trên đất cát pha hay phù sa ẩm, mực nước ngầm sâu, thoáng
khí và thoáng nước tốt, có tầng canh tác sâu, chứa nhiều chất hữu cơ và nhiều chất
dinh dưỡng (Hoàng Tuấn Dũng, 2007).
2.1.5. Giá trị kinh tế của cây ngô
2.1.5.1. Cây lương thực
Ngô là cây lương thực nuôi sống gần 1/3 dân số thế giới. Tất cả các nước trồng
ngô nói chung đều dung ngô làm lương thực ở nhiều mức độ khác nhau. Toàn thế giớ
sử dụng 21% sản lượng ngô làm lương thực. Các nước Nam Phi sử dụng 85% sản
lượng ngô làm thức ăn, Tây Trung Phi: 80%, Bắc Phi: 42%, Tây Á: 27%, Nam Á:
5


75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương: 39%, Đông Á: 30%, Trung Mỹ và Caribê:
61%, Nam Mỹ: 12%, Đông Âu và Liên Xô cũ: 4% (Ngô Hữu Tình và ctv, 1997).
Ngô được làm thức ăn cho người do có hàm lượng dinh dưỡng cao so với các
cây lương thực khác Ngô cung cấp nhiều năng lượng và có hàm lượng protit và lipid
hơn hẳn gạo và khoai lang. Vì vậy trên toàn thế giới trong những năm trước đây đã sử
dụng 21 % (khoảng 111,2 triệu tấn năm 1999) sản lượng ngô làm lương thực cho con
người. Hiện nay tỉ lệ này cao hơn do tình hình lương thực trên thế giới đang rơi vào
bất ổn định nghiêm trọng. Ngô là lương thực chính của các nước ở Trung Mỹ, Nam Á
và các nước Châu Phi như: Lesotho tiêu thụ (150 kg/người/năm), Malavi (134,8

kg/người/năm), Mexico (128 kg/người/năm) (Trần Thị Dạ Thảo, 2006).
2.1.5.2. Thức ăn gia súc
Ngô là cây thức ăn gia súc quan trọng nhất hiện nay, chiếm 70% chất tinh trong
thức ăn tổng hợp. Ở các nước phát triển, phần lớn sản lượng ngô được dùng cho chăn
nuôi: Mỹ: 76%, Bồ Đào Nha: 91%, Italia: 93%, Trung Quốc: 76%, Thái Lan: 96%
(Ngô Hữu Tình, 2003). Ngô chứa nhiếu chất xơ, khoáng chất, protein, chất béo và
tinh bột, đem lại giá trị năng lượng cao (3540cal/kg thức ăn) so với gạo (3500cal/kg
thức ăn) và khoai lang (1080cal/kg thức ăn) (Trần Thị Dạ Thảo, 2006), bên cạnh đó
giá thành của ngô thấp hơn rất nhiều so với gạo và khoai lang.
Ngoài ra cây ngô còn dùng làm thức ăn xanh hoặc ủ chua lý tưởng cho đại gia
súc, đặc biệt là bò sữa.
2.1.5.3. Thực phẩm và thuốc chữa bệnh
Bắp non ngô được dùng làm rau cao cấp vì có hàm lượng dinh dưỡng cao.
Thành phần hydrat cacbon trong ngô rau là 8,2g cao hơn so với các loại rau khác (cải
bắp 5,3g; cà chua 4,1g; dưa chuột 2,4g) trong phân tích 100g, bên cạnh đó ngô rau còn
chứa nhiều thành phần khác như chất béo, protein, can xi, phot pho, sắt,
vitamin,thiamine, riboflavin, axit ascorbic (Cao Đắc Điểm, 1988). Các loại ngô nếp,
ngô nù, ngô đường dùng để ăn tươi (luộc, nướng) hoặc đóng hộp xuất khẩu.
Ngô có thể được chế biến thành các món ăn và bài thuốc có tác dụng tốt cho
sức khỏe, chống suy dinh dưỡng và trị bệnh. Theo Đông y, các bộ phận của ngô đều
được dùng làm thuốc với công dụng chính là lợi thủy, tiêu thủng, trừ thấp, bướu cổ, sốt
rét. Theo Tây y, ngô chứa nhiều kali, có tác dụng tăng bài tiết mật, giảm bililubin
6


trong máu. Nhiều tài liệu cho thấy ngô có lợi cho hệ tiêu hóa, tim mạch, tiết niệu, sinh
dục, chống oxi hóa, chống lão hóa và ung thư (Phó Đức Thuần, 2002).
2.1.5.4. Nguyên liệu công nghiệp
Ngô được dùng làm nguyên liệu để sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucose,
bánh kẹo. Từ cây ngô người ta đã sản xuất ra trên 600 mặt hàng khác nhau của các

ngành dược, công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm (Ngô Hữu Tình, 1997).
Theo Đại học Tổng hợp Iowa (2006) ở Mỹ, trong những năm gần đây, khi thế
giới cảnh báo nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt thì ngô đã và đang được chế biến thành
ethanol, thay thế một phần nhiên liệu dầu chạy ô tô tại một số nước như Mỹ, Brazil,
Trung Quốc. Riêng ở Mỹ, năm 2002 – 2003, đã dùng 25,2 triệu tấn ngô để chế biến
ethanol, năm 2005 – 2006, dùng 40,6 triệu tấn và dự kiến năm 2012 dùng 190,5 triệu
tấn ngô (Dương Văn Lành, 2007).
2.1.5.5. Hàng hóa xuất nhập khẩu
Ngô hạt là mặt hàng nông sản hàng hóa rất quan trọng trên thị trường thế giới.
Hàng năm lượng ngô xuất nhập khẩu khoảng 70 triệu tấn bằng 11,5% tổng sản lượng
ngô với giá bình quân trên dưới 100 USD/tấn. Đó là một nguồn lợi lớn của các nước
xuất khẩu (Trần Thị Dạ Thảo, 2006).
Nhu cầu về ngô đang tăng nhanh, giá ngô thế giới cũng tăng vọt so với mấy
năm trước, nếu như giai đoạn 2002 – 2003, giá ngô vàng số 2 của Mỹ là 88 USD/tấn,
thì đến thời điểm năm 2008 đã tăng gần gấp đôi - với 150,6 USD/tấn, giá ngô ở ta đã
xấp xỉ 300 USD/tấn hơn (Trương Quốc Ánh, 2008).
2.2. Tình hình sản xuất ngô trong nước và trên thế giới
2.2.1. Tình hình sản xuất ngô trong nước
Ngô được đưa vào Việt Nam khoảng 300 năm trước, đã được trồng gần như
khắp cả nước, là cây lương thực quan trọng xếp thứ 2 sau lúa và cũng là một loại cây
trồng có ý nghĩa trong chăn nuôi (Ngô Hữu Tình, 1997).
Trước đây,do chưa được chú trọng đúng mức nên ngô chưa phát huy hết tiềm
năng của nó, nhưng trong những năm gần đây nhờ có chính sách khuyến khích và áp
dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên đã có những bước phát triển về
năng suất, sản lượng, đặc biệt là diện tích ngô lai ngày càng gia tăng, chiếm khoảng
80% tổng diện tích trồng ngô trong cả nước. Phương thức trồng ngô thâm canh đã thay
7


thế dần phương thức trồng ngô quản canh, chính yếu tố này đã tạo ra sự tăng trưởng có

tính đột biến về sản lượng ở các vùng trọng điểm.
Nếu giai đoạn năm 1980 – 1990 sản lượng ngô của Việt Nam chỉ đạt xấp xỉ 0,5
triệu tấn, thì sau cuộc cách mạng về ngô lai từ năm 1990, không chỉ về diện tích mà cả
về năng suất và sản lượng đã được mở rộng nhanh chóng, đưa Việt Nam vào hàng ngũ
của những nước sản xuất ngô lai của Châu Á.
Hiện nay, nếu nói về giống và năng suất cây ngô, thì so với các nước ở châu Á
như: Thái Lan, Indonesia, Malaysia thì Việt Nam cũng tương đương. Tuy nhiên, năng
suất ngô bình quân ở nước ta vẫn còn thấp so với Trung Quốc (Trung Quốc đạt 5,1
tấn/ha) (Hoàng Tuấn Dũng, 2007).
Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam giai đoạn 1900 – 2006
Năm

Diện tích (ngàn ha)

Năng suất (tấn/ha)

1900
432,00
556,80
1995
2000
730,20
729,50
2001
2002
816,00
912,70
2003
2004
991,10

1043,30
2005
2006
1031,80
(Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2006)

1,55
2,11
2,75
2,67
2,81
2,97
3,23
3,14
3,17

Sản lượng (ngàn tấn)
671,00
1177,20
2005,90
2161,70
2511,20
3136,30
3430,90
3756,30
3819,20

2.2.2. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Ngô là một cây trồng quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu, hàng năm trên toàn
thế giới sản xuất vào khoảng 696,2 – 723,3 triệu tấn (2005 – 2007). Trong đó Mỹ sản

xuất được 40,62% tổng sản lượng ngô. Sản lượng hạt ngô xuất khẩu trên thế giới trung
bình hằng năm 82,6 – 86,7 triệu tấn. Trong đó Mỹ xuất khẩu 64,41 % tổng sản lượng
ngô xuất khẩu (Sở khoa học và công nghệ tỉnh An Giang, 2007).
Hiện nay, xu hướng phát triển cây ngô trên thế giới có nhiều thay đổi đáng chú
ý. Nếu như trước kia sản lượng ngô của thế giới chủ yếu tập trung ở các nước châu Mỹ
mà đặc biệt ở Hoa Kỳ thì hiện nay xu hướng này chuyển sang các nước châu Á mà đặc
biệt là Trung Quốc (Hoàng Tuấn Dũng, 2007).

8


Bảng 2.3 Tình hình sản xuất ngô ở một số nước sản xuất lớn và thế giới năm 2005
(Trần Thị Dạ Thảo, 2006)
Quốc gia
Thế giới
Hoa Kỳ
Trung Quốc
Braxin
Mêhico

Diện tích (triệu ha)

năng suất (tấn/ha)

Sản lượng

148,0
30,1
26,2
11,5

8,0

4,70
9,31
5,00
3,03
2,56

695,5
280,2
131,1
39,8
20,5

2.3. Ảnh hưởng của khô hạn đến cây ngô
Ngô là cây trồng cạn, bộ rễ ngô phát triển rất mạnh nên có khả năng hút nước
khỏe hơn nhiều cây khác và sử dụng nước tiết kiệm hơn để hình thành một đơn vị chất
khô (hệ số sử dụng nước của ngô: 349, bông: 465, lúa: 500 – 600). Tuy nhiên, cây ngô
sinh trưởng nhanh và tạo ra một khối lượng sinh khối lớn nên ngô cần một lượng nước
rất lớn. Một cây ngô trong chu kỳ sống cần trung bình khoảng 100 lít nước, một ha
ngô cần khoảng 3000 – 4000m3 nước (Bùi Thế Hùng và Nguyễn Thế Hùng, 1997).
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của ẩm độ đất qua các thời kỳ sinh trưởng đến năng suất ngô
(Bùi Thế Hùng và Nguyễn Thế Hùng, 1997)
Chế độ nước

Tưới nước đầy đủ
Hạn từ đầu
Khi mọc - lá thứ 8
Lá thứ 8 – trổ cờ
Trổ cờ - kết hạt

Kết hạt – chín
hoàn toàn

Độ ẩm qua các thời kỳ sinh trưởng (%)
Kết hạt –
Mọc – lá
Lá 8 – trổ
Trổ cờ chín hoàn
thứ 8
cờ
kết hạt
toàn
60
60
60
60
40
40
40
40
40
60
60
60
60
40
60
60
60
60

40
60
60

60

60

40

Trọng
lượng
bắp (g)
167
89
172
135
74
126

Theo số liệu điều tra của CIMMYT, trên thế giới hàng năm, hạn hán gây tổn
thất khoảng 8,8 triệu tấn ngô hạt ở vùng nhiệt đới thấp, khoảng 7,7 triệu tấn ở vùng
cận nhiệt đới và khoảng 3,9 triệu tấn ở vùng núi cao. Như vậy thế giới bị tổn thất
khoảng 20,4 triệu tấn do ngô hạn, chiếm 17% tổng sản lượng.
Theo nhiều kết quả nghiên cứu, vào giai đoạn trước và sau trỗ cờ 2 tuần, lá ngô
không được héo và giai đoạn này được gọi là giai đoạn khủng hoảng nước. Cây ngô
mẫn cảm với hạn: Khoảng 4 tuần trong thời gian ngô trỗ cờ kết hạt nếu vùng nào có
9



lượng mưa <100mm thì coi là vùng không phù hợp với sản xuất ngô, >200mm được
coi là phù hợp cho hầu hết các giống ngô, từ 100 – 200 được coi là thiếu nước đối với
sản xuất ngô.
Hạn dẫn đến tình trạng đóng khí khổng, giảm quang hợp dẫn đến tế bào ở đỉnh
sinh trưởng không phân hóa hoặc ảnh hưởng nặng tới quá trình phân hóa bắp và cờ
dẫn tới giảm năng suất. Trong quá trình thụ phấn – kết hạt, thời tiết khô hạn sẽ làm
giảm sự vận chuyển của các chất đồng hóa về các cơ quan sinh trưởng, gây nên tình
trạng chậm hoặc phun râu không được. Nếu hạn xảy ra ở thời kỳ trước trỗ, tỷ lệ rễ/thân
lá tăng lên vậy khi hạn nặng hơn thì tỷ lệ này giảm và giảm mạnh sự hấp thu dinh
dưỡng từ đất. (www.taybacuniversity.edu.vn)

Hình 2.2 Ảnh hưởng của điều kiện khô hạn đến sự phát triển cây ngô (Wenwei Xu, 2006).

Khô hạn xảy ra
Khô hạn nhẹ
Khô hạn nặng
Hình 2.3 Ảnh hưởng của điều kiện khô hạn theo hai mức độ nhẹ và nặng đến quá trình hình
thành bắp ngô (Wenwei Xu, 2006).

2.4. Tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây ngô
2.4.1. Trên thế giới
Các nhà khoa học quan niệm giống chịu hạn không có nghĩa là có thể sinh
trưởng phát triển trong điều kiện hoàn toàn không có nước mà chỉ là giống chịu đựng
10


được hạn ở mức độ nhất định và có khả năng phục hồi nhanh. Các nhà tạo giống mong
muốn tạo được giống ngô có khả năng cho năng suất cao trong điều kiện có đủ nước
tưới và có thể cho năng suất cao hơn các giống không có khả năng chịu hạn khi xảy ra
hạn hán. Hiện nay, đang có một cuộc đua mạnh mẽ trong việc chọn tạo các giống cây

trồng chịu hạn giữa các công ty đa quốc gia nổi tiếng.
 Công ty Monsanto (Mỹ) sử dụng khoản tiền cho nghiên cứu phát triển
bình quân 2 triệu đôla mỗi ngày và chọn tạo giống cây trồng chịu hạn
đang là lĩnh vực ưu tiên.
 Công ty Dupont với ngân sách cho nghiên cứu phát triển khoảng 600
triệu đôla/năm cũng đặt ưu tiên vào chọn tạo giống ngô chịu hạn.
 Công ty Syngenta đang thực hiện một chương trình lớn chuyên nghiên
cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn và dự định đưa sản phẩm giống ngô
chịu hạn thương mại ra thị trường vào năm 2011.
 Công ty Pioneer cũng công bố đang có chương trình nghiên cứu rất lớn
giành cho cây ngô chịu hạn và họ cho biết đang hết sức hài lòng về sự
tiến triển của công việc.
Mới đây, tháng 1 năm 2008, với sự hỗ trợ tài chính từ quĩ Bill&Melinda Gates
Foundation và Howard G. Buffet Foundation, ba tổ chức lớn gồm: AATF (African
Agricultural Technology Foundation), CIMMYT (International Maize and Wheat
Improvement Center) và công ty Monsanto ký một chương trình hợp tác lớn, phối hợp
chọn tạo giống ngô chịu hạn cho nông dân nghèo ở châu Phi (www.aatfafrica.org/news). Hơn nữa, công ty Monsanto đang phối hợp với công ty hóa chất
hàng đầu thế giới BASF thực hiện một dự án trị giá 1,5 tỉ đôla để phát triển giống cây
trồng trong đó nhấn mạnh giống chịu hạn (www.reuter.com/articles). Các công ty này
hiện đang áp dụng cả phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng công nghệ
sinh học, trong đó kết hợp giữa truyền thống với công nghệ sinh học phân tử đang
được ưu tiên nhất.
Hesham A. S. Agrama (1996) đã lập bản đồ QTL với 72 marker RFLP phân bố
trên 10 nhiễm sắc thể từ quần thể F3 của tổ hợp lai (SD34 x SD35). Bản đồ QTL đã
xác định gen kháng nằm trên nhiểm sắc thể số 1, 3, 5, 6 và 8, với chỉ số LOD từ 3,1
đến 7,1 và tổng biến thiên về kiểu hình kháng hạn được giải thích bởi các QTL này là
11


49,6%. Sau đó, Frova (1999) đã lập bản đồ QTL trên 157 marker RFLP và SSR phân

bố trên 10 nhiểm sắc thể, sử dụng quần thể các dòng tự thụ tái tổ hợp thu được từ tổ
hợp lai (B73 x H99) đã xác định gen chịu hạn phân bố trên nhiểm sắc thể số số 1, 2, 5,
6 và 8, sự biến thiên về kiểu hình được giải thích bởi các QTL này 60,1%. Szalma
(2007) đã phân lập được 89 dòng gần như đẳng gen dựa vào chỉ thị phân tử bằng
phương pháp hồi giao để tạo ra các dòng biểu hiện mức độ chịu hạn khác nhau, dựa
vào vị trí gen kháng trên nhiểm sắc thể và bằng phương pháp chồng gen chống chịu để
tạo ra các dòng chứa nhiều gen kháng để tạo ra tính kháng cao và bền vững.
Xia và cộng sự (2005) dùng kỹ thuật SSR để xây dựng nhóm đa dạng di truyền
giữa các dòng ngô thuần, xác định được cây thử phù hợp nhất cho kế hoạch lai tạo
giống chịu hạn. Hesham và cộng sự (1996) đã xây dựng các QTLs cho tính trạng liên
quan đến khoảng cách giữa trỗ cờ và phun râu (A-S-I: Anther-silking interval), tính đa
bắp (prolificacy) để xác định các chỉ thị phân tử liên kết với các QTLs điều khiển tính
chịu hạn.
Mặc dù tiềm năng là rất lớn, nhưng nhìn chung mức độ ứng dụng trực tiếp các
kết quả nghiên cứu sử dụng MAS trên thế giới vẫn còn rất khiêm tốn, đó có lẽ là
khoảng cách còn khá lớn mà các nhà chọn giống cần phải vượt qua (Yunbi and
Jonathan, 2008). Khoảng cách các chỉ thị phân tử kế cận (SSRs) của một QTL còn khá
lớn (>20cM), người ta đang tìm cách rút ngắn còn <10cM. Sau đó tiến hành xác định
gen ứng cử viên trong số QTLs như vậy. Cuối cùng là phân lập gen đích trên cơ sở
những chỉ thị hiện đại SNPs, InDels trên cơ sở phương pháp e-Landing, hoặc bản đồ
phân giải cao. Theo các tác giả này thì cần phải có sự phối hợp nhiều hơn nữa giữa các
dạng kiến thức thuộc các lĩnh vực như sinh lý, di truyền, sinh hóa, khoa học đất, nông
học để khoảng cách giữa dạng “nghiên cứu” và “ứng dụng” gần nhau hơn (Trương
Quốc Ánh, 2008).
2.4.2. Trong nước
Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng
chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi cũng đã và đang được sự quan tâm ngày
càng nhiều ở Việt Nam. Trương Bích Phượng và cộng sự tại Đại học Khoa học Huế đã
dùng biến dị soma, gây hạn trong môi trường nuôi cấy, đã chọn được dòng lúa kháng
hạn khá tốt (www.vast.ac.vn/index, 8/8/2008). Tiến hành ngừng tưới 50 và 80 ngày

12


sau gieo, sau đó tưới đủ nước lại thì dòng này phục hồi nhanh, năng suất giảm không
đáng kể so với điều kiện đủ nước cả vụ, trong khi các giống khác hầu hết mất khả năng
trổ bông.
Nguyễn Đức Thanh và cộng sự (2006) dùng các dòng tái tổ hợp (RILs) phát
triển từ một tổ hợp lai lúa cạn xây dựng QTLs các tính trạng của rễ, xác định 239
marker trên nhiễm sắc thể 12 nhận xét đây là kỹ thuật cần ứng dụng để tạo giống
chống chịu hạn.
Đào Việt Bắc và cộng sự (1996) đã xây dựng phương pháp đánh giá nhanh khả
năng chịu hạn của cây ngô ngay ở giai đoạn cây con thông qua các chỉ số về khả năng
giữ nước, khả năng phục hồi và chỉ số chịu hạn. Tuy vậy, chưa thấy có báo cáo nào
cho biết đã sử dụng phương pháp này hay chưa.
Đoàn Thị Bích Thảo và cộng sự (2008) dùng kỹ thuật PCR cũng đã phân lập ra
30 dòng ngô chứa gen mã hóa cho protein chống mất nước dhn1, trong đó gen dhn1
của hai dòng H1 và H36 có độ tương đồng đến 97,99 % và 99,66 % với trình tự mã
hóa gen dhn1 trong ngân hàng gen quốc tế. Kết quả này cho thấy khả năng ứng dụng
kỹ thuật MAS trong việc chọn tạo các giống chịu hạn ở nước ta là khả thi.
Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long cũng đã sử dụng MAS để nghiên cứu di
truyền khả năng chịu mặn của một số dòng/giống lúa và đã thanh lọc được nguồn gen
kháng làm cơ sở ban đầu cho việc chọn tạo giống chịu mặn, chịu hạn (Lang và ctv,
2001). Tuy vậy, cũng như tình hình chung trên thế giới, ứng dụng MAS ở Việt nam
vẫn còn đang ở dạng tiềm năng nhiều hơn là thực tế. Hoạt động nghiên cứu, chọn tạo
giống cây trồng theo hướng này đang được nhiều viện nghiên cứu, trường đại học
quan tâm, với nhiều thách thức nhưng đầy triển vọng (Trương Quốc Ánh, 2008).
2.5. Ứng dụng của marker phân tử trong chọn giống cây trồng
Phương pháp truyền thống tốn rất nhiều công sức và thời gian, phải mất từ 8 –
10 năm mới cho giống mới. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn đang được dùng nhiều
trong các chương trình nghiên cứu về giống nói chung, giống chống chịu hạn nói riêng

và vẫn cho kết quả khả quan. Hiện nay phương pháp truyền thống vẫn còn đóng vai trò
rất quan trọng. Bên cạnh đó, nếu ứng dụng công nghệ sinh học sẽ giảm được khoảng
một nửa thời gian trên.

13


Yousef và Juvik (2001) so sánh giữa chọn lọc theo kiểu hình truyền thống với chọn lọc
kết hợp kiểu hình và kiểu gen (ứng dụng MAS) trên cây ngô đường cho kết quả như
sau: Sử dụng kết hợp kỹ thuật MAS với chọn kiểu hình cho 38% số tổ hợp lai có giá
trị hiệu quả chọn lọc cao hơn so với việc chọn chỉ theo kiểu hình. Frisch và cộng sự
(1999) cũng cho rằng biện pháp phối hợp giữa hai phương pháp là hiệu quả nhất, họ đã
ước tính phối hợp kỹ thuật marker phân tử kết hợp chọn lọc kiểu hình làm giảm bớt
40% lượng dòng cần thử, tiết kiệm được nhiều thời gian và chi phí.
Có 3 phương pháp chính được sử dụng trong công nghệ sinh học, đó là: (i)
marker phân tử xác định genes liên quan và đưa vào vật liệu giống, (ii) map-based
cloning (dòng hóa gen mục tiêu trên cơ sở bản đồ) để xác định những đoạn gene liên
quan rồi dùng kỹ thuật phân tử chuyển vào dòng ưu tú và (iii) gene kháng từ loài khác
chuyển vào cây mong muốn (chuyển nạp gen).
Tính chịu hạn của cây ngô là một tính trạng rất phức tạp. Nghiên cứu về tính
chịu hạn còn rất nhiều hạn chế và ứng dụng có hiệu quả chưa nhiều như mong muốn.
Các tính trạng liên quan đến khả năng chịu hạn trên cây ngô thường được dùng để
đánh giá gồm có: Tính chín sớm, khoảng cách thời gian giữa trỗ cờ với phun râu, mức
độ đa bắp, đặc tính của bộ rễ, tính duy trì màu lá xanh, khả năng điều tiết áp suất thẩm
thấu, hàm lượng absisic acid. Đây là những tính trạng được chú ý nhất khi xây dựng
các QTLs chịu hạn với cây ngô.
Phân tích liên kết giữa gen và marker là một trong những phương pháp hữu ích
và không thể thiếu được trong di truyền và chọn tạo giống cây trồng hiện đại. Liên kết
có thể xác định được khoảng cách di truyền giữa tính trạng đa hình mà được nhận biết
sự khác nhau về trình tự nucleotide ở các loci của gen điều khiển tính chịu hạn trên

nhiển sắc thể mục tiêu, với sự trợ giúp của marker phân tử, đặc biệt là thông qua việc
ứng dụng đa hình chiều dài đoạn DNA được cắt bởi enzyme giới hạn (RFLP) hoặc
microsatellite (SSR).
Phương pháp ứng dụng microsatellite là dựa vào sự thay đổi về số lượng của
trình tự lập lại đơn giản (SSR) của các nucleotide trong chuỗi DNA trong bộ genome
của ngô. Quá trình này rất có nghĩa trong việc phát triển thế hệ thứ hai của bản đồ di
truyền dựa vào sự phong phú đa dạng của chỉ thị đa hình, thể hiện trên nhiều loài bao
gồm cả bộ genome người, chuột, đậu nành và trên cây lúa. Trên ngô (Chin et al. 1996)
14