Luận án Nghiên cứu phát triển nguồn vật liệu phục vụ chọn tạo giống ngô nếp lai chất lượng cao và giàu hàm lượng anthocyanin

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG TUÂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI CHẤT LƯỢNG CAO VÀ GIÀU HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2019 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM QUANG TUÂN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ NẾP LAI CHẤT LƯỢNG CAO VÀ GIÀU HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 9.62.01.11 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Nguyễn Thế Hùng 2. PGS.TS. Nguyễn Việt Long HÀ NỘI - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Phạm Quang Tuân ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng gia đình, bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng và PGS. TS Nguyễn Việt Long - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng, Khoa Nông học, Bộ môn Cây Lương Thực, Khoa Công nghệ sinh học thuộc Học Viện Nông nghiệp Việt Nam; đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thày Cô và các đông nghiệp Phòng NC Rau và Hoa - Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng, đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn xã Văn Yên - huyện Đại Từ - Thái Nguyên; Trung tâm Giống cây trồng Nghệ An - Thành Phố Vinh Nghệ An; HTXDV và Thương Mại xã Đông Xuyên - Tiền Hải - Thái Bình đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn ban Giám đốc, Ban đào tạo, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đã cho tôi có được môi trường học tập tốt và mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Sau cùng tôi xin cảm ơn gia đình đã luôn động viên, khích lệ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Phạm Quang Tuân iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình xi Trích yếu luận án xiii Thesis abstract xv Phần 1. Mở đầu 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 3 1.3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3 1.4. Những đóng góp mới của luận án 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu 6 2.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm ngô nếp 6 2.1.1. Nguồn gốc cây ngô và ngô nếp 6 2.1.2. Phân loại thực vật của ngô và ngô nếp 7 2.1.3. Đặc điểm thực vật của ngô và ngô nếp 8 2.2. Sản xuất ngô nếp trên thế giới và việt nam 8 2.3. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô và ngô nếp 10 2.3.1. Đa dạng nguồn gen cây ngô 10 2.3.2. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp 13 2.3.3. Đa dạng di truyền nguồn gen ngô nếp ở Việt Nam 16 2.4. Nghiên cứu di truyền tính trạng ở ngô nếp 18 2.4.1. Di truyền tính trạng nội nhũ sáp (Wx) 18 2.4.2. Di truyền tính trạng chất lượng 21 2.4.3. Di truyền các hoạt chất ở ngô nếp tím 22 2.4.4. Cải tiến chất lượng ngô nếp 25 2.5. Nghiên cứu phát triển dòng thuần ngô nếp 27 iv 2.5.1. Phát triển dòng thuần ngô bằng phương pháp tự thụ cưỡng bức 27 2.5.2. Phát triển dòng thuần ngô bằng phương pháp chọn lọc phả hệ 28 2.5.3. Thành tựu phát triển dòng thuần ngô trên thế giới 30 2.5.4. Phát triển dòng thuần ngô nếp tại Việt Nam 30 2.6. Nghiên cứu khả năng kết hợp chọn tạo giống ngô nếp lai 31 2.6.1. Nghiên cứu khả năng kết hợp chung 32 2.6.2. Nghiên cứu khả năng kết hợp riêng 34 2.7. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trên thế giới và Việt Nam 36 2.7.1. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp trên thế giới 36 2.7.2. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp tại Việt Nam 37 2.7.3. Thành tựu chọn tạo giống ngô nếp tím giàu anthocyanin 38 Phần 3. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 40 3.1. Vật liệu nghiên cứu 40 3.2. Nội dung nghiên cứu 41 3.3. Trình tự thực hiện các thí nghiệm trong nội dung nghiên cứu 41 3.3.1. Nội dung và trình tự thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu 41 3.3.3. Tóm tắt quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu của đề tài 43 3.4. Phương pháp nghiên cứu 44 3.4.1. Phương pháp nghiên cứu dùng cho các thí nghiệm đồng ruộng 44 3.4.2. Các phương pháp thí nghiệm áp dụng cho các thí nghiệm trong phòng 47 3.4.3. Các chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm 52 3.4.4. Phân tích kết quả thí nghiệm 53 Phần 4. Kết quả và thảo luận 54 4.1. Đánh giá, sàng lọc nguồn vật liệu ngô nếp 54 4.1.1. Đánh giá sàng lọc 56 dòng tự phối ngô nếp nghiên cứu dựa trên kiểu hình 54 4.1.2. Đánh giá độ mỏng vỏ hạt của 56 dòng ngô thí nghiệm bằng chỉ thị phân tử SSR vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 65 4.1.3. Đánh giá đa dạng di truyền của 56 dòng ngô thí nghiệm sử dụng chỉ thị phân tử SSR 66 4.1.4. Kết quả chọn lọc các dòng ngô nếp tím ưu tú 69 4.2. Đánh giá khả năng kết hợp chung (GCA) của các dòng ngô thí nghiệm 71 4.2.1. Kết quả thí nghiệm lai tạo tổ hợp lai đỉnh 71 v 4.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp chung của 18 dòng ngô nếp tím ưu tú 71 4.3. phát triển dòng ngô nếp thuần 80 4.3.1. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp thụ phấn cưỡng bức 81 4.3.2. Phát triển dòng thuần bằng phương pháp lai trở lại và thụ phấn cưỡng bức 94 4.4. Đánh giá khả năng kết hợp riêng (SCA) của các dòng thuần tự phối ưu tú và chọn lọc tổ hợp lai triển vọng 101 4.4.1. Kết quả lai tạo tổ hợp lai 101 4.4.2. Đánh giá khả năng kết hợp riêng của 9 dòng ngô nếp ưu tú 101 4.4.3. Đánh giá độ mỏng vỏ hạt của 15 THL ngô nếp ưu tú bằng chỉ thị phân tử SSR 114 4.4.4. Đánh giá so sánh 15 tổ hợp lai ngô nếp ưu tú tại Gia Lâm, Hà Nội 116 4.5. Thử nghiệm các tổ hợp lai một số vùng sinh thái 123 4.5.1. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 123 4.5.2. Các đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 125 4.5.3. Khả năng chống chịu đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 127 4.4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân2018 tại một số vùng sinh thái 128 4.5.5. Một số chỉ tiêu chất lượng của các THL vụ Thu Đông và Xuân tại một số vùng sinh thái 131 4.5.6. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng định lượng của các THL vụ Xuân và Thu Đông tại một số vùng sinh thái 132 Phần 5. Kết luận và đề nghị 135 5.1. Kết luận 135 5.2. Đề nghị 136 Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 137 Tài liệu tham khảo 138 Phụ lục 149 vi DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ và ký hiệu viết tắt trong các bảng Nghĩa tiếng Việt CDB Chiều dài bắp ĐK Đường kính ĐR Đồng ruộng DT Diện tích DVH Độ dày vỏ hạt GN Giống nếp KNKH Khả năng kết hợp NC& PTCT Nghiên cứu và Phát triển cây trồng NS Năng suất NSBT Năng suất bắp tươi NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu T/ha Tấn/ha PIC Polymorphic information content (Giá trị thông tin đa hình) PR Phun râu SH/H Số hạt /hàng SHH Số hàng hạt SL Sản lượng STT Số thứ tự TB Trung bình TCN Tiêu chuẩn ngành TĐ Thu Đông TGST Thời gian sinh trưởng THL Tổ hợp lai TP Tung phấn X Vụ Xuân ns Không sai khác so với đối chứng - Thấp hơn đối chứng + Sai khác so với đối chứng ở mức ý nghĩa 95% ++ Sai khác so với đối chứng ở mức ý nghĩa 99% vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 3.1. Danh sách các vật liệu ngô sử dụng trong nghiên cứu 40 3.2. Các thí nghiệm, thời vụ thực hiện 42 3.3. Các mồi được sử dụng trong thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 48 3.4. Tên mồi phân tích các chỉ tiêu chất lượng của ngô nếp 50 3.5. Trình tự mồi thí nghiệm đánh giá chất lượng sử dụng chỉ thị phân tử DNAError! Bookmark not defined. 3.8. Thang điểm đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng nếm thử ngô nếp 51 3.9. Xác định các tính trạng vỏ hạt và cấu trúc hạt 52 3.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 55 3.2. Các đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 57 3.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gốc của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 59 3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 61 3.5. Chỉ tiêu chất lượng của các dòng ngô thí nghiệm vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 63 3.6. Các mồi đa dạng di truyền và giá trị PIC của 56 dòng ngô thí nghiệm 67 3.7. Đặc điểm các dòng ngô nếp tím ưu tú vụ Xuân 2015 70 3.8. Các giai đoạn sinh trưởng và các đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 72 3.9. Các chỉ tiêu chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 74 3.10. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 76 3.11. Các chỉ tiêu tiêu chất lượng cảm quan của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 77 viii 3.12. Đánh giá khả năng kết hợp chung của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Thu Đông 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 79 3.13. Danh sách 40 dòng tự phối thế hệ S6-S7 81 3.14. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 83 3.15. Đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 85 3.16. Các chỉ tiêu chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 87 3.17. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 89 3.18. Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng ăn tươi của các dòng ngô nếp tím vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 91 3.19. Đặc điểm các dòng ngô nếp tím ưu tú được chọn lọc ở vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 93 3.20A. Một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng ngô nếp và ngô ngọt nghiên cứu vụ Xuân 2015 tại Gia Lâm - Hà Nội 95 3.20B. Một số chỉ tiêu chất lượng của các vật liệu ngô nghiên cứu thế hệ F1 và BC2F1 - vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 95 3.21. Kết quả tự phối ba thế hệ các dòng ngô nếp BC2F1 96 3.22. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô nếp ngọt BC2F4 vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội 97 3.23. Một số chỉ tiêu về năng suất và chất lượng của các dòng ngô nếp ở thế hệ BC2F4 vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm, Hà Nội 99 3.24. Các tổ hợp lai luân phiên 9 dòng tự phối theo mô hình Griffing IV 101 3.25. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 102 3.26. Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 104 3.27. Một số đặc tính chống chịu của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 106 4.28. Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm, Hà Nội 108 ix 4.29. Một số chỉ tiêu chất lượng ăn tươi của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 110 3.30. Giá trị khả năng kết hợp riêng về tính trạng khối lượng 1000 hạt 112 3.31. Giá trị khả năng kết hợp riêng về tính trạng năng suất bắp tươi 112 3.32. Giá trị khả năng kết hợp riêng về tính trạng độ Brix 113 3.33. Giá trị khả năng kết hợp riêng về tính trạng hàm lượng anthocyanin tổng số 113 3.34. Kết quả chọn lọc các tổ hợp lai triển vọng vụ Thu Đông 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 114 4.35. Thứ tự các tổ hợp lai ngô nếp tím nghiên cứu trên giếng điện di 115 3.36. Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các tổ hợp lai ngô nếp tím vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 116 3.37. Một số đặc điểm nông sinh học của các THL ngô nghiên cứu đánh giá vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 117 3.38. Một số chỉ tiêu chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gãy của các THL nghiên cứu vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 119 3.39. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất bắp tươi của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 121 3.40. Một số chỉ tiêu chất lượng của các tổ hợp lai ngô nếp vụ Xuân 2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 122 3.41. Chọn lọc các tổ hợp lai triển vọng vụ Xuân2017 tại Gia Lâm - Hà Nội 123 3.42. Các giai đoạn sinh trưởng của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 124 3.43. Một số đặc điểm nông sinh học của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân năm 2018 tại một số vùng sinh thái 126 3.44. Khả năng chống chịu sâu bệnh và tỷ lệ đổ gốc của các THL vụ Thu Đông 2017 và Xuân 2018 tại một số vùng sinh thái 127 3.45. Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của các THL vụ Xuân 2018 tại một số vùng sinh thái 129 3.46. Một số chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của các THL vụ Thu Đông 2017 tại một số vùng sinh thái 130 3.47. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của các THL vụ Xuân và Thu Đông tại một số vùng sinh thái 132 4.48. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng định lượng của các THL vụ Xuân và Thu Đông tại một số vùng sinh thái 133 x xi DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1. Sơ đồ minh họa gen Wx và các mồi giải trình tự DNA, cDNA và các chỉ thị phân tử phát triển nghiên cứu ngô: S1F/R-S5F/R để giải trình tự DNA, R1F/R và R2F/R để giải trình tự cDNA và D7F/R và D10F/R để phân tích kiểu gen Wx, mũi tên chỉ vùng và hướng của chúng 20 2.2. Cấu trúc gen wx ở ngô, các hộp xanh là exon và giữa các eexon là introns 21 2.3. Màu sắc hạt của các kiểu gen ở giai đoạn chín hoàn toàn 25 2.4. Sơ đồ các bước tạo giống đã sử dụng để phát triển hai dòng ngô thuần ND2005 và ND2006 28 2.5. Năng suất ngô của Mỹ từ 1890 đến 2010 32 2.6. Kiểu cây và bắp của dòng ngô thuần Tongxi 5 37 3.1. Sơ đồ tóm tắt quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu của đề tài 43 3.1. Sơ đồ hạt và phương pháp bóc vỏ hạt ngô 51 4.1. Kết quả dò tìm QTL quy định tính trạng vỏ hạt mỏng của 56 dòng ngô sử dụng mồi umc2118 65 4.2. Kết quả dò tìm QTL quy định tính trạng vỏ hạt mỏng của 56 dòng ngô sử dụng mồi bmc1325 66 4.3. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi065 67 4.4. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi299852 67 4.5. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi101049 67 4.6. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi223376 68 4.7. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi083 68 4.8. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi109275 68 4.9. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi423796 68 4.10. Kết quả đa hình của 56 dòng ngô sử dụng mồi phi328175 68 4.11. Cây phân nhóm tương đồng di truyền của 56 dòng ngô thí nghiệm sử dụng chỉ thị phân tử SSR 69 4.12. Khả năng kết hợp chung về năng suất bắp tươi của 18 dòng tự phối ngô nếp nghiên cứu 79 4.13. Khả năng kết hợp chung về độ Brix của 18 dòng tự phối ngô nếp nghiên cứu 80 xii 4.14. Khả năng kết hợp chung về hàm lượng Anthocyanin của 18 dòng tự phối ngô nếp nghiên cứu 80 4.15. Cây phân nhóm đa dạng di truyền 40 dòng ngô nếp tím thế hệ S6-S7 dựa trên kiểu hình vụ Xuân 2016 tại Gia Lâm - Hà Nội 92 4.16. Tỷ lệ hạt ngô ngọt (hạt đường) và hạt ngô nếp ở thế hệ BC2F1 96 4.17. Hàm lượng Brix của các dòng ngô BC2F4 so với các dòng ngô ban đầu 100 4.19. Kết quả dò tìm QTL quy định tính trạng vỏ hạt mỏng của 15 THL ngô và giống đối chứng với mồi umc 2118 115 4.20. Kết quả dò tìm QTL quy định tính trạng vỏ hạt mỏng của 15 THL ngô và giống đối chứng với mồi bmc1325 115 xiii TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Phạm Quang Tuân Tên Luận án: Nghiên cứu phát triển nguồn vật liệu phục vụ chọn tạo giống ngô nếp lai chất lượng cao và giàu hàm lượng anthocyanin Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 9.62.01.11 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đánh giá và chọn lọc vật liệu di truyền ngô nếp có năng suất, chất lượng và giàu anthocyanin phục vụ chọn tạo giống ngô nếp lai cho các tỉnh miền Bắc, Việt Nam. Khai thác và cải tiến nguồn vật liệu ngô nếp trong nước và nhập nội, chọn tạo giống ngô nếp tím lai có chất lượng cao và giàu anthocyanin cho các tỉnh miền Bắc, Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cưu chính: + Đánh giá sàng lọc nguồn vật liệu từ 56 tự phối ngô thế hệ S3 đến S6 + Chọn dòng ưu tú tiếp tục tự phối và lai trở lại phát triển dòng thuần + Lai cải tiến chất lượng các dòng ngô nếp + Lai tạo, đánh giá khả năng kết hợp và chọn lọc các tổ hợp lai triển vọng. + Thử nghiệm các tổ hợp lai triển vọng ở các vúng sinh thái. Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu nghiên cứu gồm có 56 dòng tự phối ngô, trong đó có 45 vật liệu (ký hiệu NT1-NT45) là ngô nếp tím, 9 vật liệu (ký hiệu NT46-NT54) là ngô nếp trắng và 2 vật liệu ngô ngọt (ký hiệu Đ1, Đ2). Các vật liệu này được kế thừa từ chương trình thu thập và đánh giá, phát triển nguồn gen ngô của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam từ năm 2008 đến 2015. Các dòng phát triển từ nguồn vật liệu có nguồn gốc khác nhau gồm Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Mỹ và Việt Nam. Các dòng đã tự phối đến các thế hệ S3 (18), S4 (26), S6(1) và S8 (11) đưa vào nghiên cứu đánh giá lựa chọn dòng ưu tú cho phát triển dòng thuần tạo giống lai Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng: Thí nghiệm đồng ruộng theo phương pháp của Gomez., (1984) gồm thí nghiệm đánh giá dòng, tổ hợp lai và thí nghiệm so sánh. Đánh giá đa dạng di truyền dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR theo phương pháp của Franco et al., (2001) và Betran et al., (2003). Phân tích hàm lượng anthocyanin tổng số: Phân tích hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai của Huỳnh Thị Kim Cúc và cs., (2004). Đánh giá chất lượng vỏ hạt mỏng: sử dụng chỉ thị DNA và sử dụng vi trắc kế cầm tay, theo phương pháp của Wolf et al., (1969). Eunsoo Choe (2010). Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA theo Nobou Kobabayshi (1998) cải tiến. Đánh giá chất lượng cảm quan gồm: độ ngọt, độ dẻo, hương vị và màu sắc bắp, hạt, lõi; bảng cho điểm theo thang điểm xiv của UPOV, (2010), Ki Jin Park et al., (2013). Phương pháp phát triển dòng thuần bằng thụ phấn cưỡng bức theo phương pháp của Shull (1908; 1909), phương pháp lai trở lại theo Kendall R. Lamkey et al., (1994). Chọn dòng ưu tú theo mục tiêu: sử dụng phương pháp chọn lọc theo phương pháp của Hazel (1943). Phương pháp lai thử khả năng kết hợp: Lai thử khả năng kết hợp chung GCA ở các thế hệ 3 đến 5 và lai thử khả năng kết hợp riêng SCA theo mô hình 4 của Griffing (1956). Các chỉ tiêu theo dõi thí nghiệm theo QCVN 01-66 : 2011/BNNPTNT gồm sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu, năng suất và yếu tố tạo thành năng suất và chất lượng ăn tươi, hàm lương anthocyanin. Phân tích kết quả thí nghiệm: Phân tích phương sai ANOVA, hệ số biến động cv%, sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa LSD0,05, đa dạng di truyền, khả năng kết hợp sử dụng phần mềm IRRISTAT ver 5.0, Chương trình Thống kê di truyền số lượng, Nguyễn Đình Hiền (1995) và NTSYSpc 2.0, Excel. Kết quả chính và kết luận Đánh giá, sàng lọc 56 dòng ngô nghiên cứu dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân từ đã chọn được 18 dòng ưu tú đưa vào đánh giá khả năng kết hợp chung (GCA). Phân tích GCA chọn lọc được 9 dòng có khả năng kết hợp chung cao về các tính trạng năng suất bắp tươi, độ Brix và hàm lượng anthocyanin. Chín dòng ngô nếp có khả năng kết hợp tiếp tục tự phối phát triển dòng thuần đến thế hệ S6 đã thu được 4