Đổi mới sáng tạo trong chọn tạo giống để phát triển các giống ngô chất lượng làm đặc sản tại Việt Nam

Tại Hội thảo quốc tế “Giải pháp khai thác bền vững nguồn gen ngô và ứng dụng công nghệ mới trong phát triển giống ngô thực phẩm và thức ăn xanh thích ứng với biến đổi khí hậu” được tổ chức ngày 04/12/2021, do Học viện Nông nghiệp Việt Nam chủ trì vừa qua, TS. Nguyễn Xuân Cường - cố vấn cao cấp HV, nguyên Bộ trưởng bộ NN&PTNT, TS. Taweesak Pulam chuyên gia chọn giống ngô Thái Lan, TS. Lã Vĩnh Hoa – Viện Khoa học Nông nghiệp Quảng Tây, Trung Quốc và TS. Firoz Hossain – chuyên gia nghiên cứu ngô ngọt của Ấn Độ đã chỉ rõ phát triển các giống ngô chất lượng cao, giàu dinh dưỡng làm đặc sản là xu thế tất yếu đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

TS. Nguyễn Xuân Cường cho rằng hàng năm chúng ta có 20 triệu khách du lịch nước ngoài và với 100 triệu lượt khách du lịch trong nước. Cùng với đời sống người dân ngày một cải thiện, nhu cầu ngô theo hướng thực phẩm như ngô nếp, ngô ngọt, ngô trái cây là một hướng tạo ra giá trị gia tăng trong khi hạn chế thấp nhất khai thác tài nguyên thiên nhiên, là một lựa chọn tốt trong hoàn cảnh tác động của biến đổi khí hậu. Lãnh thổ nước ta kéo dài 15 vĩ độ với 54 dân tộc anh em, địa hình đa dạng, thổ nhưỡng phong phú, chúng ta có được sự đa dạng sinh học và những giống cây trồng, vật nuôi đặc sản. Ngô cũng vậy với rất nhiều nguồn gen quý cần phải khai thác trong công tác lai tạo cũng như tạo ra nông sản đặc hữu. Chia sẻ về thành công của ngành chọn giống ngô Thái Lan, TS. Taweesak Pulam cho biết những ý tưởng đơn giản để cải thiện ngô đặc sản cho con người đã được phát triển thành một ngành kinh doanh lớn thông qua việc chọn giống ngô. Để thành công trong chọn giống ngô đặc sản, người ta phải hiểu sự thích nghi của ngô, các gen quan trọng của ngô đặc sản, các yếu tố tạo nên sự thành công trong chọn giống ngô và mục tiêu chọn giống đáp ứng nhu cầu của mọi tầng lớp người sử dụng. TS. Lã Vinh Hoa cho biết ngô có diện tích trồng lớn nhất tại Trung Quốc, trong đó ngô nếp nhiều màu, bao gồm màu tím, đen, nhiều màu trên một bắp,... chiếm khoảng 15% tổng diện tích ngô nếp và đang có xu hướng tăng ổn định. Ngô nếp ngọt là một dạng ngô ăn tươi mới, và là kết quả trong chương trình đổi mới độc lập của Trung Quốc, hiện đang là một hướng phát triển quan trọng trong chương trình chọn giống ngô ăn tươi ở Trung Quốc. Tại Ấn Độ, TS. Firoz Hossain cho biết các giống ngô ngọt lai có hàm lượng lysine, tryptophan, provitamin-A và vitamin-E cao đã được phát triển thành công bằng cách sử dụng phương pháp lai tạo có sự hỗ trợ của chọn lọc dựa trên bộ gen.

Đa dạng màu sắc hạt của một số nguồn gen ngô bản địa tại Việt Nam

 

Đến nay, Việt Nam chưa có các giống ngô lai chất lượng có khả năng làm đặc sản mặc dù nguồn gen ngô bản địa Việt Nam khá đa dạng và đã tồn tại tương đối lâu đời. Các nguồn vật liệu này thích ứng tốt ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, giàu dinh dưỡng, một số nguồn đã được giải trình tự và phát hiện mang các allele hiếm và đã được đăng ký trên NCBI. Đây là nguồn vật liệu quan trọng có tiềm năng di truyền to lớn có thể cải tiến thông qua các phép lai hữu tính với quần thể ngô ngọt nhiệt đới, ôn đới. Các dòng thuần sau khi chọn lọc có thể được dùng để lai tạo ra các giống ngô chất lượng làm đặc sản và có tiềm năng thương mại hoá.

Trong thập kỷ qua, mặc dù còn nhiều hạn chế về hạ tầng, nhân lực và nguồn lực, Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tiên phong, đổi mới, sáng tạo trong chọn tạo giống ngô từ chọn lọc có hỗ trợ của chỉ thị phân tử (MAS - marker-assisted breeding) đến ứng dụng các công nghệ tiên tiến để đánh giá kiểu hình hiệu năng cao (HTP - high-throughput phenotyping). Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị SSR để đánh giá đa dạng di truyền dựa trên kiểu gen trên cây ngô đã được tiến hành từ năm 2014 bởi Lê Thị Minh Thảo & cs. (2014). Chọn giống ngô nếp giàu chất kháng oxy hóa anthocyanin đã được tập trung nghiên cứu từ 2016 và phát triển được giống VNUA141- giống ngô nếp tím đầu tiên chọn tạo tại Việt Nam (Pham Quang Tuan & cs., 2016; Phạm Quang Tuân & cs., 2018; Phạm Quang Tuân & cs., 2021).

Các nghiên cứu ứng dụng MAS đã được tiến hành trên cây ngô chọn giống ngô chịu hạn (Phan Đức Thịnh & cs., 2012), chọn giống ngô nếp chất lượng mỏng vỏ (Trần Thị Thanh Hà & cs., 2013; Trần Thị Thanh Hà & cs., 2017; Vu Van Liet & cs., 2017), chọn lọc giống ngô kiểu cây mới (Hoang Thi Thuy & cs., 2016; Vũ Thị Bích Hạnh & cs., 2019), và xác định QTL quy định tính trạng mỏng vỏ trên ngô ngọt phục vụ tạo giống ngô trái cây ăn tươi trực tiếp không cần chế biến (Nguyễn Trung Đức & cs., 2020).

Đánh giá kiểu hình vẫn là nền tảng của quá trình chọn giống cây trồng. Đánh giá kiểu hình theo truyền thống dựa vào con người đòi hỏi nhiều công sức, tốn thời gian, hiệu suất thấp, và thường có sai số lớn. Với những triển vọng từ phương pháp đánh giá kiểu hình hiệu năng cao, Việt Nam hoàn toàn có thể áp dụng ngay các thành tựu hiện tại từ phương pháp này trong việc đánh giá kiểu hình qua tất cả các giai đoạn phát triển của cây trồng (Nguyễn Trung Đức & cs., 2022). Ứng dụng những tiến bộ, thành tựu trong công nghệ xử lý hình ảnh, cảm biến và khoa học máy tính, được sự hỗ trợ từ Học viện Nông nghiệp Việt Nam với đề tài khoa học và công nghệ trọng điểm cấp Học viện: “Nghiên cứu mở đầu đánh giá kiểu hình qua ảnh, xây dựng dữ liệu lớn và ứng dụng trong chọn giống cây trồng” mã số: T2021-41-15TĐ do ThS. Nguyễn Trung Đức - cán bộ Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng làm chủ nhiệm, đã bắt đầu áp dụng các phương pháp đánh giá kiểu hình hiệu năng cao (HTP) trích xuất kiểu hình qua ảnh giúp đánh giá được số lượng mẫu lớn, trong thời gian ngắn, với độ chính xác rất cao.

Đánh giá kiểu hình ngô, dưa thơm và cà chua qua ảnh

Một số THL ngô đặc sản triển vọng lai tạo bởi Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Quần thể ngô của Việt Nam được cho là đa dạng và tồn tại nhiều biến dị hữu ích có thể dùng để phát triển các giống ngô thông minh, thích ứng với biến đổi khí hậu. Do vậy, trong giai đoạn tới, để phát hiện và sử dụng chúng trong chọn giống cần sớm tiến hành thu thập, xây dựng quần thể ngô nội hoàn chỉnh kết hợp giải trình tự gen, kết hợp với tính ưu việt của chỉ thị phân tử và kiểu hình thu được để tiến hành nghiên cứu liên kết toàn hệ gen trên cây ngô. Cùng với đó, công nghệ chọn tạo, nhân, duy trì dòng bố mẹ, sản xuất hạt lai, thâm canh thương phẩm, khảo nghiệm VCU, DUS cũng cần được hoàn thiện. Do vậy, để có thể công nhận lưu hành các giống ngô đặc sản mới cần rất có sự hỗ trợ về nguồn lực tài chính, và cơ chế chính sách của Học viện nông nghiệp Việt Nam, các Bộ/Ban/Ngành và các cơ quan hữu quan.

Nhóm nghiên cứu mạnh Cây Màu, HV Nông nghiệp Việt Nam

Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng

Tài liệu tham khảo

Hoang Thi Thuy, Vu Thi Bich Hanh, Tran Thi Thanh Ha, Duong Thi Loan, Nguyen Van Ha & Vu Van Liet (2016). Study on combining ability and SSR markers detecting LG1 and LG2 in erect leaf maize inbred lines with MO17 and B73 using line × tester mating design. Vietnam Journal of Agricultural Sciences. 14(4): 568-578.

Lê Thị Minh Thảo, Nguyễn Thị Ảnh, Trần Thanh Tân, Phạm Quang Tuân & Vũ Văn Liết (2014). Phân tích đa dạng di truyền dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR và đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô nếp tự phối  phục vụ phát triển giống ngô nếp cho các tỉnh miền núi phía bắc. Tạp chí Khoa học và Phát triển. 12(3): 285-297.

Nguyễn Trung Đức, Phạm Quang Tuân, Nguyễn Thị Nguyệt Anh, Nguyễn Văn Mười, Phùng Danh Huân, Vũ Hải, Trần Văn Quang, Vũ Thị Xuân Bình & Vũ Văn Liết (2022). Tổng quan phương pháp đánh giá kiểu hình hiệu năng cao trên cây trồng: Tiến trình phát triển và tiềm năng ứng dụng cho Việt Nam. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 20(1): 98-112.

Nguyễn Trung Đức, Phạm Quang Tuân, Nguyễn Thị Nguyệt Anh & Vũ Văn Liết (2020). Nghiên cứu tuyển chọn một số dòng ngô ngọt phục vụ chọn tạo giống ngô trái cây dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 18(12): 1102-1113.

Phạm Quang Tuân, Nguyễn Thế Hùng, Nguyễn Việt Long, Nguyễn Thị Nguyệt Anh, Nguyễn Trung Đức & Vũ Văn Liết (2018). Kết quả chọn tạo và khảo nghiệm giống ngô nếp tím lai VNUA 141 tại vùng đồng bằng sông Hồng và Bắc Trung Bộ. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 11: 17-28.

Pham Quang Tuan, Nguyen the Hung, Nguyen Viet Long, Nguyen Thi Nguyet Anh & Vu Van Liet (2016). Evaluation of purple waxy corn lines for hybrid variety development. Vietnam Journal of Agricultural Sciences. 14(3): 328-337.

Phạm Quang Tuân, Vũ Thị Bích Hạnh, Nguyễn Văn Hà, Nguyễn Thị Nguyệt Anh, Trần Thị Thanh Hà, Dương Thị Loan, Hoàng Thị Thùy, Nguyễn Văn Mười, Vũ Văn Liết & Nguyễn Trung Đức (2021). Đánh giá đăc điểm nông học, ảnh hưởng môi trường và hiệu quả kinh tế của giống ngô nếp tím VNUA141 và giống ngô nếp trắng VNUA69 tại Hải Dương. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 19: 64-75.

Phan Đức Thịnh, Hoàng Thị Thùy, Phạm Quang Tuân, Vũ Thị Bích Hạnh, Nguyễn Thị Hân & Vũ Văn Liết (2012). Chọn lọc dòng ngô có khả năng chịu hạn dựa trên kiểu hình và marker phân tử. Tạp chí Khoa học và Phát triển. 11(2): 184-193.

Trần Thị Thanh Hà, Nguyễn Thị Hồng Ngát, Nguyễn Văn Hà, Dương Thị Loan, Vũ Thị Bích Hạnh & Vũ Văn Liết (2013). Chọn lọc vật liệu có tính trạng vỏ hạt mỏng phục vụ tạo giống ngô nếp ăn tươi chất lượng cao. Tạp chí Khoa học và Phát triển. 11(2): 135-144.

Trần Thị Thanh Hà, Vũ Văn Liết, Vũ Thị Bích Hạnh, Nguyễn Văn Hà, Dương Thị Loan, Hoàng Thị Thùy & Nguyễn Văn Việt (2017). Chọn lọc và đánh giá khâ năng kết hợp của dòng tự phối ngô nếp chất lượng vỏ hạt mỏng dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 15(8): 989-1001.

Vũ Thị Bích Hạnh, Vũ Văn Liết, Trần Thị Thanh Hà, Nguyễn Văn Hà, Dương Thị Loan, Hoàng Thị Thuỳ & Nguyễn Văn Việt (2019). Chọn tạo giống ngô kiểu cây mới cho trồng mật độ cao. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ Việt Nam. 61(2): 36-41.

Vu Van Liet, Vu Thi Bich Hanh, Pham Quang Tuan, Nguyen Van Ha, Tran Thi Thanh Ha, Hoang Thi Thuy, Duong Thi Loan, Nguyen Van Viet, Nguyen Trung Duc, Nguyen Thi Nguyet Anh, Le Minh Thao, Khuat Huu Trung & Tran Dang Khanh (2017). Breeding waxy maize hybrid for fresh quality : Integration between domestic and exotic germplasm. Journal of Scientific and Engineering Research. 4(9): 254-270.