Trong 10 năm trở lại đây, định hướng chọn tạo các giống ngô thực phẩm bao gồm ngô nếp, ngô ngọt chất lượng cao, nâng cao dinh dưỡng, cải tiến chất lượng, đa dạng hóa sự lựa chọn cho người tiêu dùng để mở rộng chuỗi giá trị cây ngô luôn được các nhà chọn giống tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam tập trung nghiên cứu mạnh. Các giống ngô siêu ngọt hiện đại có màu vàng, hạt nhăn nheo, hàm lượng đường cao là dựa trên gen đột biến lặn shrunken2 (sh2) hoặc brittle1 (bt1) điều khiển quá trình sinh tổng hợp đường, tinh bột ở hạt (Brewbaker & Martin, 2015) và không có sẵn trên thị trường ở dạng có sắc tố tím anthocyanin. Ngô tím là một nguồn giàu anthocyanin, với tổng hàm lượng anthocyanin thay đổi từ 21 mg/100g đến 618 mg/100g chất khô (Chatham & cs., 2018). Anthocyanin đã được chứng minh là có thể mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe như chống viêm, chống oxy hóa, chống tiểu đường, chống ung thư, bảo vệ tim mạch, chống tăng huyết áp, cũng như hoạt động ngăn ngừa suy giảm nhận thức và mất trí nhớ do tuổi tác (Cassidy & cs., 2016; Yousuf & cs., 2016). Như vậy, kết hợp giữa ngô ngọt và sắc tố tím sẽ là chiến lược đúng đắn để chọn tạo giống ngô trái cây ưu thế lai, giàu dinh dưỡng.
Hình 1. Bản đồ gen vật lý của khoảng gen a1-sh2
Phát triển các dòng thuần ngô tím ngọt là bước quan trọng trong công tác chọn tạo giống ngô trái cây ưu thế lai. Tuy nhiên, đây là bước khó nhất, là công nghệ cốt lõi quyết định sự thành công của chương trình chọn giống. Đột biến tự nhiên làm cho ngô siêu ngọt mang gen sh2 có vị trí cực kỳ gần với đột biến ức chế quá trình sinh tổng hợp sắc tố tím anthocyanin. Khoảng 140 kb (a1-sh2) của bộ gen ngô trên nhiễm sắc thể số 3 chứa ít nhất 4 gen là a1, yz1, x1 và sh2 (Yao & cs., 2002) (Hình 1). Có một mối liên hệ di truyền cực kỳ chặt chẽ giữa đột biến sh2 và gen sinh tổng hợp anthocyanin, anthocyaninless-1 (a1). Vì khoảng cách giữa hai gen này chỉ là 0,1 cM, nên để phát triển các dòng ngô siêu ngọt màu tím phụ thuộc vào việc phá vỡ liên kết di truyền chặt chẽ này. Đồng hợp tử A1a1sh2sh2 xảy ra với tần suất rất thấp là 1 trong 1000 (99,9%) trong quá trình giảm phân. Nhóm nghiên cứu của Anirban & O’hare (2020) đã phá vỡ được liên kết chặt này bằng cách lai một dòng ngô siêu ngọt màu trắng với dòng ngô tím sau đó chọn lọc cá thể và tự phối dựa trên kiểu hình đặc trưng nhăn nheo của hạt ngô ngọt với sắc tố tím. Đây là những gợi ý quan trọng để phát triển thành công các dòng ngô tím siêu ngọt tại Việt Nam.
Như vậy, phát triển dòng thuần bố mẹ đồng hợp tử về alleles A1a1sh2sh2wx1wx1 hoặc A1a1bt1bt1wx1wx1 là yếu tố then chốt quyết định thành công của chương trình chọn tạo giống ngô lai tím ngọt. Ý tưởng trên đã được hiện thực hóa bằng hai đề tài: Đề tài tiềm năng cấp Bộ NN&PTNN: “Nghiên cứu phát triển nguồn vật liệu phục vụ chọn tạo giống ngô trái cây giàu chất kháng oxy hóa anthocyanin” mã số ĐTTN. 21/20 do TS. Phạm Quang Tuân làm chủ nhiệm, và Đề tài cấp Học viện Nông nghiệp Việt Nam thuộc Dự án Việt-Bỉ “Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng thuần ngô nếp tím và ngô ngọt”, mã số: T2020-19-24VB do ThS. Nguyễn Thị Nguyệt Anh làm chủ nhiệm. Nhóm tác giả đã tiến hành phát triển các dòng ngô tím ngọt từ phép lai trở lại giữa các dòng ngô nếp tím và ngô ngọt trắng từ vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm, Hà Nội. Thế hệ BC2F1 chọn lọc bằng chỉ thị hình thái (hạt màu tím đậm, nhăn nheo) được 20 dòng để đánh giá trong vụ Xuân 2016. Tiếp tục phát triển tự phối liên tục năm đời thu được 80 dòng trong vụ Thu Đông 2019.
Hình 2. Đánh giá ruộng nhân dòng ngô tím ngọt
Hai mươi dòng ngô tím ngọt triển vọng đã được chọn lọc và tiến hành lai với hai cây thử trong vụ Xuân 2020 để đánh giá khả năng kết hợp. Kết quả đánh giá ở vụ Thu Đông 2020 cho thấy sáu tổ hợp lai gồm THL08, THL17, THL18, THL27, THL31 và THL35 có năng suất bắp tươi cao từ 13,4-14,4 tấn/ha, tương đương giống SW1011 cho thấy tiềm năng phát triển thành các giống ngô tím ngọt thương mại. Chín dòng bao gồm UV03, UV07, UV08, UV10, UV12, UV16, UV18, UV42, UV71 có chỉ số độ ngọt Brix >16, vỏ hạt mỏng < 60µm, hàm lượng anthocyanin > 100mg/100g có thể xếp vào nhóm dòng ngô tím siêu ngọt. Đánh giá khả năng kết hợp theo mô hình lai đỉnh đã phát hiện được năm dòng UV10, UV24, UV40, UV46, UV71 có khả năng kết hợp chung cao về năng suất bắp tươi, hai dòng UV12, UV16 có khả năng kết hợp chung cao về chỉ số oBrix và năm dòng UV36, UV73, UV35, UV38, UV46 có khả năng kết hợp chung cao về hàm lượng anthocyanin. Các nguồn vật liệu này đóng vai trò quan trọng trong chương trình chọn tạo giống ngô trái cây giàu chất kháng oxy hóa anthocyanin. Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là nghiên cứu phát triển và chọn lọc dòng ngô tím siêu ngọt đầu tiên của Việt Nam.
Hình 3. Các giống và tổ hợp lai ngô tím ngọt triển vọng chọn tạo bởi Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Kết quả bước đầu của các nghiên cứu trên thể hiện sự đổi mới, sáng tạo trong chọn giống ngô thực phẩm, tầm nhìn cùng ý tưởng mang tính đột phá của nhóm Nghiên cứu mạnh cây Màu, của các nhà chọn giống tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục hoàn thiện công nghệ, kết hợp đa ngành đặc biệt là công nghệ thực phẩm để tích hợp đa giá trị vào giống ngô thực phẩm tím ngọt, mang lại lợi ích kinh tế và giá trị cao nhất cho thị trường ngô Việt Nam.
Ban Khoa học và Công Nghệ
Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng