1.4. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới và trong nước
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới
Những nghiên cứu về nguồn gốc cây ngô của Vavilop (1926) đã cho thấy Mêxicô và Pêru là trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của cây ngô.
Mêxicô là trung tâm thứ nhất còn Andet (Pêru) là trung tâm thứ hai, nơi cây ngô đã trải qua quá trình tiến hoá nhanh chóng. Đến thế kỷ thứ XVIII tức là sau khi Columbus mang cây ngô từ châu Mỹ về châu Âu hơn 2 thế kỷ, loài người mới có những phát hiện khoa học quan trọng về cây ngô. Phát hiện đầu tiên là về giới tính cây ngô (Ngô Hữu Tình và cs., 1997) [11].
Năm 1716, Cottin Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm về giới tính của ngô. Ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô tại Massachusettes. Tám năm sau Matther, Paul Dudly đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn (Ngô Hữu Tình và cs., 1997) [11].
Năm 1760, nhà bác học người Nga, Koelreute đã quan sát và mô tả hiện tượng ưu thế lai thông qua việc lai giữa các chi Nicotiana tabacum và N.
robusa. Năm 1766 Koelreute lần đầu tiên miêu tả hiện tương tăng sức sống của con lai khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana Dianthus, Verbascum, Mirabilis và Datura với nhau (Stuber C. W, 1994) [27]. Đây là cơ sở để Charles Darwin quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô vào năm 1871. Việc ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô được nhà nghiên cứu
W.J.Beal người Mỹ bắt đầu từ 1876, ông đã thu được các cặp lai hơn hẳn các giống bố mẹ về năng suất từ 10 - 15%. Sau đó vào năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối đã đi tới kết luận: “Chiều cao cây ở dạng ngô giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9%
so với dạng ngô tự phối” (Hallauer, A.R và cs., 1986) [23].
Vào nửa cuối thế kỷ 19, các phương pháp cải tạo ngô đã mang tính chất khoa học chứ không trông chờ vào sự may rủi. Công trình cải tạo giống ngô đã được Wiliam Janes Beal thực hiện vào năm 1877, ông đã thấy sự khác biệt về năng suất giống lai với giống bố mẹ. năng suất của con lai vượt năng suất của bố mẹ từ 10 - 15% (Ngô Hữu Tình, 2003) [12].
Kế tục sự nghiệp vẻ vang và sáng tạo của thế hệ cha anh đi trước, các nhà khoa học Hoa Kỳ đương đại như Sprague, Duvick, Hallauer đã có nhiều thành tích được cả thế giới ghi nhận, Hallauer đã tạo và chuyển giao hơn 30 dòng thuần. Dòng thuần của Hallauer được sử dụng nhiều nhất trong các giống thương mại ở phía Bắc vùng vành đai ngô Hoa Kỳ, vùng ôn đới châu Âu và Trung Quốc (Ngô Hữu Tình, 2003) [12].
Có thể nói ngô lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới, nó đã làm thay đổi không những bức tranh về ngô của quá khứ mà làm thay đổi cả quan niệm các nhà hoạch định chiến lược, các nhà quản lý kinh tế và với từng người dân. Ngô lai là “một cuộc cách mạng xanh” của nửa thế kỷ 20, tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng lương thực, sang thế kỷ 21 ngô sẽ là cây lương thực đầy triển vọng trong chiến lược sản xuất lương thực và thực phẩm (Ngô Hữu Tình, 2003) [10].
Các giống ngô lai ngày càng được trồng rộng rãi và phổ biến, trong đó các giống ngô lai đơn có ưu thế lai cao nhất nhưng do quá trình sản xuất cho năng suất thấp nên giá thành hạt giống lai đơn rất cao. Vì vậy, người ta tiến hành tạo các giống ngô lai ba, lai kép cho năng suất hạt giống cao, giá thành hạt giống rẻ, ưu thế lai cao (Ngô Hữu Tình, 2009) [10].
Trung tâm cải tạo giống Ngô và Lúa Mì Quốc Tế (CIMMYT) được thành lập năm 1966 tại Mêxicô nhằm phát triển và nâng cao chất lượng các giống lúa mỳ và ngô. Từ khi thành lập đến nay, CIMMYT đã xây dựng, cải thiện và phát triển khối lượng lớn nguồn nguyên liệu, vốn gen, các giống thí nghiệm, cung cấp cho khoảng hơn 80 nước trên thế giới thông qua mạng lưới khảo nghiệm giống Quốc tế. Các nguồn nguyên liệu mà chương trình ngô CIMMYT cung cấp cho các nước là cơ sở cho chương trình tạo dòng và giống lai. Trung tâm này đã nghiên cứu đưa ra giải pháp, tạo giống ngô thụ phấn tự do (OPV) làm bước chuyển tiếp giữa giống địa phương và ngô lai.
Các giống ngô lai ngày càng được trồng rộng rãi và phổ biến, trong đó các giống ngô lai đơn có ưu thế lai cao nhất nhưng do quá trình sản xuất hạt giống cho năng suất thấp nên giá thành hạt giống lai đơn rất cao. Vì vậy, người ta tiến hành tạo các giống ngô lai 3, lai kép cho năng suất hạt giống cao, giá thành hạt giống rẻ, ưu thế lai cao (Nguyễn Thế Hùng và cs., 1997) [7]. Trong 30 năm hoạt động trung tâm đã đóng góp đáng kể vào việc xây dựng, phát triển và cải thiện hoạt động vốn gen, quần thể và giống ngô cho 80 quốc gia trên thế giới.
Bên cạnh việc nghiên cứu tạo giống ngô có năng suất cao các chuyên gia tạo giống tại CIMMYT (2001) đã nghiên cứu phát triển ngô chất lượng Protein QPM. Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng Protein vào những giống ngô thường ưu tú. Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT, một số nước và công ty tư nhân nghiên cứu thành công ở Mỹ, Nam Phi, Braxin. Ngô QPM được đưa vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả vô cùng to lớn khi dùng làm thức ăn chăn nuôi và làm lương thực cho người. Ở Châu Á, có ba nước đang có chương trình phát triển ngô QPM là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam (CIMMYT, 2013) [21].
Song song với việc mở rộng diện tích gieo trồng ngô là tăng cường công tác chọn tạo giống ngô mới. Trong đó, việc phát minh, nghiên cứu, chọn tạo ra các giống ngô lai là một trong những thành tựu cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhiều giống ngô lai được tạo ra đã ngay lập tức chiếm được vị trí quan trọng và thay thế dần các giống ngô địa phương năng suất, sản lượng thấp. Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng lương thực trước lúa mỳ hàng thập kỷ. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia, của mỗi khu vực. Có nhiều tổ chức ngô lai trên thế giới gặt hái được những thành công rực rỡ trên lĩnh vực này: Mỹ, Hy lạp, Úc... Sản phẩm ngô lai không những phục vụ trong nước mà còn được đưa vào sản xuất ở nhiều nước khác trên thế giới, đã đem lại nguồn lợi to lớn cho các quốc gia này. Ví dụ như công ty Syngenta và Mosanto, Bioseed đã lai tạo ra nhiều giống mới có năng suất cao, chất lượng tốt phổ biến trong sản xuất hiện nay như NK4300, NK54, NK67, NK6326, NK6654, Bioseed 9698, DK5252,…
Công tác nghiên cứu lai tạo giống ngô hiện nay đang có bước chuyển biến mới, đó là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo dòng thuần.
những năm gần đây, việc nghiên cứu chọn ra dòng đơn bội kép (Double haploid), bằng nuôi cấy invitro đã giúp cho việc chọn tạo dòng thuần một cách nhanh chóng, tiết kiệm được hơn nửa thời gian so với việc tạo dòng bằng các phương pháp thông thường (Bùi Mạnh Cường, 2007) [4], (Phan Xuân Hào và cs., 2002) [6]. Tạo dòng thuần bằng phương pháp invitro có thể dựa vào kỹ thuật nuôi cấy một trong 3 bộ phận sinh sản của ngô là bao phấn, hạt phấn tách rời và noãn chưa thụ tinh. Gần đây, người ta nghiên cứu thành công phương pháp mới tạo dòng thuần bằng dùng dòng kích tạo đơn bội (Lê Huy Hàm và cs, 2005) [5], (Đỗ Năng Vịnh và cs., 2004) [18].
Ngô lai là cây trồng triển vọng của loài người trong thé kỷ 21. Hiện nay công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai trên thế giới vẫn đang được chú ý
phát triển để tạo ra những giống ngô mới có những đặc điểm mong muốn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.