1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) là côn trùng gây hại lớn nhất đối
với cây lúa ở nước ta cũng như các nước trồng lúa khác. Trong số các côn
trùng gây hại lúa, rầy nâu là một trong những tác nhân gây hại nguy hiểm
nhất làm giảm nghiêm trọng sản lượng lúa trồng ở hầu hết các nước trồng lúa
trên thế giới, nhất là ở các nước nhiệt đới (Bharathi và Chelliah, 1991),
(Ryoichi IKEDA, 2006). Tại Việt Nam, những thiệt hại do loại côn trùng này
gây ra hàng năm làm giảm khoảng 10% sản lượng lúa, đôi khi tới 30% hoặc
hơn nữa. Cho đến nay, biện pháp chủ yếu để ngăn chặn nạn dịch rầy nâu là
sử dụng thuốc diệt côn trùng. Tuy nhiên, việc sử dụng tràn lan các loại thuốc
trừ sâu đã gây ra sự bùng phát của loại côn trùng này như kết quả của sự
thích nghi có chọn lọc (Banerjee, 1996; Ngô Lực Cường và ctv, 1997).
Mặc dù sự phát sinh biotyp mới ở côn trùng có tần suất thấp hơn nhiều
so với sự xuất hiện các chủng nấm hay vi khuẩn gây bệnh, nhưng qua việc
canh tác lúa tăng cường trong vài chục năm gần đây, các biotyp rầy nâu mới
đã hình thành và kèm theo đó là sự thay đổi độc tính của các quần thể rầy
nâu, gây nên đổ vỡ tính kháng ở nhiều giống lúa kháng rầy trước đây. Những
giống lúa này chỉ mang gen kháng đơn lẻ và chỉ kháng được một biotyp nhất
định.
Chính vì vậy, định hướng chọn tạo giống kháng sâu, bệnh trong thời
gian tới là tạo giống kháng bền vững bằng cách quy tụ nhiều gen kháng khác
nhau vào một giống cải tiến. Việc sử dụng giống kháng một mặt làm giảm
thiệt hại năng suất, tiết kiệm chi phí phòng trừ, mặt khác hạn chế được việc
dùng thuốc hoá học gây ô nhiễm và góp phần ổn định môi trường sinh thái.
Do vậy, việc chọn tạo nhanh những giống lúa vừa có năng suất cao, chất
Comment [ok1]:
Comment [ok2]:
1977-1997, Viện Lúa ĐBSCL. Nxb.
Nông nghiệp TP Hồ Chí Minh, tr. 110-
116.
Comment [ok7]: 2
lượng tốt, lại mang nhiều gen kháng là công việc được quan tâm không chỉ ở
Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia khác.
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chỉ thị phân tử, các nhà
chọn giống đã hướng tới “chọn giống nhờ chỉ thị phân tử” (Marker -
Assisted Selection) với ý đồ sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết với các gen
mong muốn trong chọn tạo giống mới.
Bằng con đường chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS), nhiều gen
kháng sâu bệnh và gen quy định chất lượng đã được quy tụ thành công vào
một số dòng lúa.
Đối với gen kháng rầy nâu hại lúa, cho đến nay người ta mới xác định
được không nhiều các chỉ thị phân tử liên kết chặt với một số gen kháng có
thể ứng dụng trong chọn giống phân tử (K. K. Jena và ctv. (2006)) và cũng
có rất ít công trình tiến hành theo hướng ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn
giống lúa kháng rầy nâu.
Vì thế, chúng tôi đặt vấn đề thực hiện đề tài: “Ứng dụng chỉ thị phân
tử trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu”.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Đề tài được đặt ra một số mục tiêu cụ thể là:
- Xác định các chỉ thị phân tử vi vệ tinh (SSR) liên kết chặt với các
gen kháng rầy bphX, bph4 để ứng dụng trong chọn giống kháng rầy nâu.
- Chọn tạo được một vài nguồn vật liệu khởi đầu mang nhiều gen
kháng rầy nâu có năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng kháng rầy nâu.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Những dòng lúa quy tụ gen kháng rầy nâu chọn lọc được trong đề tài
này là vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bền
vững với rầy nâu ở Việt nam trong một vài năm tới.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Các dòng lúa trồng mang gen kháng rầy nâu: DG5, GC9.
- Các dòng lúa trồng có nền gen ưu việt đang được trồng phổ biến ở
Việt nam: Q5, KD
- Các chỉ thị vi vệ tinh (SSR) liên kết với các gen kháng rầy nâu.
- Khảo sát đa hình giữa giống cho gen (DG5, GC9) và các giống nhận
gen (Q5, KD) theo các chỉ thị liên kết với 3 gen kháng rầy nâu bph4, Bph6.
- Xác định sự có mặt của các gen kháng rầy nâu ở các dòng lai thu
nhận được và các dòng BC nhờ chỉ thị phân tử SSR.
- Đánh giá một số đặc tính nông sinh học và khả năng kháng với các
biotype rầy nâu phổ biến ở Việt nam của các dòng lai thu được. 4
- Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm, hệ thống nhà lưới, nhà
kính của Viện Di truyền Nông nghiệp và Viện Bảo vệ Thực vật. Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. RẦY NÂU HẠI LÚA
Rầy nâu là một loài côn trùng thuộc bộ cánh đều Homoptera có tên
khoa học là Nilaparvata lungens Stal (1963). Rầy nâu có tính di chuyển
mạnh và phân bố rộng ở nhiều nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Băng-la-
det, Ấn độ, Inđônexia, Thái Lan, Malaixia, Phillipin, Lào, Cămpuchia, Việt
nam…(Tư liệu rầy nâu, 1980). Rầy nâu phá hoại nặng trên cây lúa ở nhiều
hại trên diện tích rộng, hàng chục vạn ha. Dịch rầy nâu phát triển từ vụ
chiêm xuân 1981, kéo dài đến cuối năm 1984 ở hầu hết các tỉnh Đồng bằng,
Trung du và Miền núi. Diện tích lúa bị hại mỗi năm trung bình khoảng 400
ngàn ha. Từ đó đến nay, rầy nâu vẫn liên tiếp phá hại ở các vùng thâm canh
lúa. Đặc biệt trong các năm 1986 – 1987 và 1992 – 1993, dịch rầy nâu đã
phát sinh trên diện rộng. Rầy nâu đã gây thiệt hại lớn trong năm 2000, làm
208,220ha bị nhiễm rầy, gây nặng trên 65,953ha và gây cháy rầy ở 14ha ở
các tỉnh miền Bắc. Theo dự đoán của Cục Bảo vệ Thực vật, trong vòng 3
năm gần đây, rầy nâu không hại nặng ở các tỉnh miền Bắc, nhưng có thể xảy
ra sự gia tăng đột ngột của quần thể rầy nâu trong vòng vài năm tới do tình
mẫn cảm cao cuả giống lúa hiện thời đang được canh tác (Cục bảo vệ thực
vật, 2005).
Phía Nam nước ta, rầy nâu phát sinh và gây hại nặng ở Phan Rang và
một số tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ trong năm 1969, sau đó phát triển
rộng ở nhiều tỉnh Nam bộ trong những năm 1971- 1974. Diện tích lúa bị hại
do rầy nâu trong năm 1974 đã lên tới 97.860 ha. Liên tiếp trong những năm
sau đó, rầy nâu phát triển mạnh ở hầu hết các tỉnh phía Nam, từ Quảng Nam
tới Kiên Giang, Bạc Liêu… Riêng trong hai năm 1977 – 1978, rầy nâu phá
haị trên tổng diện tích khoảng 1 triệu ha, thiệt hại ước tính khoảng trên 1
triệu tấn thóc. Nhiều nơi năng suất bị giảm tới 30 – 50%, có nơi bị mất trắng
(Cục bảo vệ thực vật, (1982)). Những năm sau đó, rầy nâu khi tạm lắng, khi
lại bùng phát. Nhiều đợt dịch rầy nâu đã được ghi nhận trong các năm 1990
– 1991 và 1996 – 1997, rộng khắp ở Nam Trung Bộ và Đồng bằng Sông Cửu
Long. Đặc biệt, vụ hè thu năm 1998, diện tích lúa bị hại do rầy nâu ở các
tỉnh phía Nam lên đến 150.000ha, trong đó có 14.000ha bị hại nặng, diện
Comment [ok13]:
Situation of Rice
Plant Hopper in the North Vietnam, Cục
Bảo vệ thực vật, Hội thảo rầy nâu, 2005
Comment [ok14]:
Huân. 2006. Dịch vàng lùn xoăn lá - Nguy
cơ gây thiếu gạo. Báo điện tử VNam net
ra ngày 25/10/2006
Comment [ok16]: Harukawa, C.
(1951), Effects of environmental
temperature upon rice leafhoppers.
Botyu-kagayu 16 (1), pp: 1-11.
Comment [ok17]: Hirao, J (1952),
ionomics of the two injurios
planthoppers in a paddy field ADN
suitable timing of insecticide
application. Bull. Chugoku National.
Agr. Expt. Sta. Ser. E. 7: pp: 19-48
Comment [ok18]: Kisimoto, R
(1960), The hopperburn injury
formation of the brown planthopper,
Jap. J, Plant Prot, 14, pp: 377-382.
Comment [ok19]: Mochida, O
(1964), Oviposition in the brown
planthopper, Nilaparvata lungens
(Stal) (Hom: Auchenorrhycha), 1,
Oviposition ADN environmental
factors with special reference to
temperature ADN rice plant, Bull.
Kyushu Agr. Expt. Stal, 10, pp: 257-
285.
Comment [ok20]: Suenaga, H.
ADN Nakatsuka (1958), Review of
forecasting theoccurrences of rice
planthopper ADN leafhoppers in
liệu rầy nâu). Rầy non thích hợp rộng với các môi trường khác nhau ở các
vùng ôn đới và nhiệt đới. Rầy duy trì hoạt động ở nhiệt độ từ 10-32
o
C
(Suenaga, 1963)
Pha trưởng thành
Ở dạng trưởng thành, rầy có màu nâu, rầy cái to hơn rầy đực. Rầy cái
có đuôi nhọn, có ống đẻ trứng trên mặt bụng, màu sắc ở phần bụng nhạt hơn
phần trước. Rầy đực có thân hình trụ, đuôi bằng, cánh hơi trong mờ. Chúng
có hai dạng hình thái là cánh dài (Macopterous) và cánh ngắn
(Brachypterous).
Chế độ ăn uống quyết định dạng cánh của rầy nâu. Rầy cánh dài
thường xuất hiện ở những điều kiện sinh sống không thích hợp và rầy cánh
ngắn thường xuất hở những nơi có điều kiện thuận lợi. (Rầy nâu và biện
pháp phòng trừ).
Ngoài ra, rầy nâu còn là vectơ truyền bệnh vàng lùn và xoắn lá thông
qua con đường chích hút.
Vòng đời
Vòng đời của một lứa rầy nâu từ 20-30 ngày, tuỳ thuộc vào thời vụ
Comment [ok23]: Mochida, O
(1977), Taxonomy ADN biology of
Nilaparvata lungens (Hom.
Delphacidae), In Brown Planthopper
Symposium, International Rice Res.
Conf. April 18-22, 1997 at IRRI. Los
Banos, Philipines, p: 55
Comment [ok24]: Cục Bảo Vệ Thực
vật ()Rầy nâu và Biện pháp phòng trừ
Comment [ok25]: Nguyễn Công
Thuật (1989), Một số kết quả nghiên
C đối với con cái cánh dài (Mochida và Okada
(1979)).
Ở nhiệt độ 33
o
C tỷ lệ chết của ấu trùng tăng (Nguyễn Công Thuật,
1989, Suenaga (1963); Bae và Pathak (1970)). Ở nhiệt độ không thích hợp sẽ
ảnh hưởng đến sự đẻ trứng và tuổi thọ của rầy cái trưởng thành. Trong năm,
trung bình có 7 lứa rầy nâu. Sự xuất hiện của rầy nâu phụ thuộc vào điều
kiện thời tiết và sự sinh trưởng của cây trồng
1.1.3. Cách thức gây hại của rầy nâu
Rầy nâu có quanh năm trên đồng ruộng nhưng thường hại đáng kể ở
thời kỳ lúa con gái và thời kỳ đòng (Cục Bảo vệ Thực vật, 1982). Rầy nâu
gây haị chủ yếu ở các phần phía dưới của cây lúa bằng cách chích hút nhựa
cây và ăn các phần libe của bẹ lá lúa. Cả hai pha trưởng thành và ấu trùng
đều tấn công cây lúa ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào. Rầy phá hại nhẹ sẽ
làm giảm chiều cao cây, sức sống của cây, số nhánh trên cây và số hạt chắc
trên bông. Ở mật độ cao, chúng có thể làm lúa chết từng đám, thường gọi là
“cháy rầy” (Athwal và Pathak (1972); Hinckley (1963); Kisimoto (1960)…).
Triệu chứng cháy rầy trên cây lúa biểu hiện ở các lá phía dưới ngả màu vàng,
sau đó lan rộng ra tất cả các phần khác của cây, làm cho cây lúa chuyển màu
vàng nâu và chết. Sự phát triển của rễ và những hoạt động về sinh lý của bộ
Comment [ok27]: Mochida, O
(1977), Taxanomy ADN biology of
Nilaparvata lungens (Hom.
Delphacidae), In Brown planthopper
Symposium. International Rice Res.
Conf. April 18-22, IRRI, Los Banos,
Philippines, p 55.
Comment [ok28]: Bae. S.H., ADN
M.D. Pathak (1970), Life history of
bph2, nhưng không phá hại được trên giống mang Bph1 hoặc Bph3.
- Biotyp 4: Là loại rầy nâu chỉ thấy ở khu vực Nam Á (Ấn Độ,
Comment [ok29]: Cagmpang, G.B.,
M.D. Pathak, ADN B. O. Juliano
(1974). Metabolic changes in the rice
plants during infestation by brown
planthopper, Nilaparvata lungens
(Homoptera: Dephacidae), App 1.
Entom. Zool. (9), 174-184.
Comment [ok30]:
Comment [ok31]: Trần Huy Thọ,
Nguyễn Công Thuật (1989), Nghiên cứu
sinh học, sinh thái của rầy nâu
Nillaparvata lungens ở Đồng Bằng,
Trung Du Bắc Bộ, Kết quả nghiên cứu
KHKT, Viện Bảo vệ Thực vật 1979-
1989, Nxb. Nông nghiệp, 9-14.
Comment [ok32]: Nguyễn Công
Thuật và Nguyễn Văn Hành., (1980),
Một số kết quả nghiên cứu rầy nâu hại lúa
các tỉnh phía Nam (1977-1979), Kếtquả
nghiên cứu BVTV, Viện BVTV, Nxb
Nongnghiệp, 78-102,
Comment [ok33]: Trần Đình Lon,
Mai Thạch Hoành, Hoàng Tuyết Minh,
Phùng Bá Tạo và Nguyễn Thị Trâm (1997).
Gióa trình “Chọn giống cây trồng”.
Nxb. Nông nghiệp, 276 tr.
Comment [ok34]:
ADN Kim J.Ư. (1993) Variations in leg
characters among three biotypes of
the brown planthopper, Nilaparvata
lungens Stal in Korea. Korean
Journal of Applied Entomology 32, pp.
68-75.
Comment [ok36]: Saxena R.C.,
Demayo C.G ADN Barion D.a. (1991),
Allozyme variation among biotypes of
the brown planthopper, Nilaparvata
lungens (Stal), in the Philippines.
Biochem. Genet. 29, 115-123.
Comment [ok37]: Shufran K.A.
ADN Whalon M.E. (1995), Genetic
analysis of brown planthopper
biotypes using rADNom amplified
polymorphic DAN ADN polymerase
chain reaction (RAPD-PCR), Insect
Science ADN its Application 16, 27-33.
Comment [ok38]: Xiao Y.F., Gu
Z.Y., Qiu G., Lu B. ADN Wang Y.Q
(1998), Track monitorinf of the
biotype of brown planthopper
(Nilaparvata lungens) immigrating
into rice field in Jiang Huai region.
Acta Entomologica Sinica. 41, 275-279.
Comment [ok39]: Ketipearachi Y.,
Kaneda C. ADN nakamura C. (1998),
1.2.1. Khái niệm tính kháng của cây chủ
Theo S. Palaniswamy, tính kháng của cây chủ là kết quả của sự tác
động qua lại giữa cây và côn trùng. Tính kháng đối với sâu hại là tính trạng
tương đối, không hoàn toàn là tính trạng số lượng. Tính kháng có thể được di
truyền và ngăn chặn sự phát triển của quần thể sâu hại hay làm giảm thiệt hại
gây ra do côn trùng. Mức độ kháng biến thiên từ kháng rất ít cho đến kháng
rộng, phản ứng của cây biến động từ nhiễm nặng đến miễn dịch. Mức độ
kháng và phản ứng của cây phản ánh qua biểu hiện kiểu hình bị hại bởi côn
trùng. (Host plant resistance)
Painter (1951) đã mô tả tính kháng là những đặc tính di truyền tương
đối có ảnh hưởng đến mức độ thiệt hại cuối cùng do côn trùng gây ra. Trong
Comment [ok41]: Thị Lang và Bùi
Chí Bửu, Chọn giống lúa kháng rầy nâu có
gen Bph10 nhờ marker phân tử, Cơ sở
di truyền tính kháng sâu bệnh hịa cây
trồng, NXB NN, 169-195 12
thực tế sản xuất nông nghiệp, tính kháng đại diện cho khả năng của một
giống cụ thể cho thu hoạch nhiều hơn so với giống ban đầu trong cùng điều
kiện bị gây hại bởi côn trùng.
1.2.2. Các kiểu tính kháng
Hai thuật ngữ tính kháng dọc và tính kháng ngang được dùng trong
kháng bệnh cây được đề xuất đầu tiên bởi Van der Plank (1963). Nhưng
những thuật ngữ này cũng có ý nghĩa tương tự trong tính kháng côn trùng
(Raveendran & M. Kumar138). Bra và Khush G (1997) đã đề xuất tính
kháng dọc là tính kháng được điều khiển bằng gen chính (major gene), và
tính kháng ngang là tính kháng do nhiều gen kiểm soát và được coi là bền
vững hơn tính kháng dọc. Nhưng tính kháng ngang thường biểu hiện mức độ
Khush GS (1997),Alien introgression
in rice, Plant Molecular Biology. 35:
1-2; 35-47.
Comment [ok45]: Breeding
approaches for elvolving insect resistant
crop varieties
T.S. Raveendran & M. Kumar138
Comment [ok46]: Breeding
approaches for elvolving insect resistant
crop varieties
T.S. Raveendran & M. Kumar138 13
dẫn côn trùng. Các chất chuyển hoá tạo thành và tình trạng dinh dưỡng của
cây chủ sau đó tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật cũng góp phần tạo
nên tính kháng.
Painter (1951) đã đề xuất 3 cơ chế của tính kháng côn trùng: không
tương thích , kháng sinh và chống chịu (tolerance).
- Không tương thích: là phản ứng của côn trùng đối với những đặc
tính của cây chủ không hấp dẫn đối với côn trùng cắn phá, để trứng hay làm
tổ. Bởi vì khái niệm không tương thích liên quan đến côn trùng chứ không
liên quan đến cây chủ, sau này Kogan và Ortman (1978) đã đề xuất thuật ngữ
“antixenosis” để mô tả khả năng biến đổi để tạo nên sự không tương thích
của cây đối với côn trùng, có thể là những đặc tính hình thái cụ thể hay sự
xuất hiện của các chất hoá học tương ứng trong cây. Những đặc tính mới này
tác động lên sự chọn lọc cây chủ, tập quán cắn phá, tập quán gây hại bầy
đàn, cơ chế ăn và tiêu hoá thức ăn, giao phối và làm tổ của côn trùng . Sự
thích nghi về cấu tạo, hình dáng, màu sắc của các bộ phận của cây như tạo
phẩm trao đổi chất của tế bào thực vật, là một chất có tính gây độc cao thậm
chí đối với cả các mô thực vật. Vì thế, chất này ít có khả năng có mặt trong
nhựa libe (K. Gunathilagaraj). Theo Uthamasamy và ctv. (1971), sự tăng
hàm lượng aminoacid và protein và sự giảm hàm lượng muối khoáng trong
các giống mẫn cảm khuyến khích sự phát triển của rầy nâu. Những chất này
ảnh hưởng đến sự đồng hoá dinh dưỡng và chuyển hoá thức ăn, làm giảm số
lượng quần thể sâu hại do gây chết hay giảm tỷ lệ sinh sôi phát triển hay khả
năng sinh nở.
Khi nghiên cứu các dòng lúa Nhật Bản kháng rầy nâu, Shigematsu et
al. (1982) đã phát hiện ra ò-sitosterol và một số sterol khác trong nhựa libe.
ò-sitosterol là một chất xua đuổi mạnh đối với rầy chích hút. Cùng năm đó,
Kaneda (1982) báo cáo rằng nồng độ asparagines thấp làm tăng tác dụng
xua duổi của ò-sitosterol.
Vai trò của các chất này đối với tính kháng ở lúa sau này đã được
Sadasivam ADN Thayumanavan (2003) làm sáng tỏ. Tính kháng rầy nâu ở
Comment [ok48]:
Saxena, R. C.
(1986). Biochemical bases of insect
resistance in rice varieties. In: Natural
Resistance of Plants to Pests: Roles of
Allelochemicals. (Green, B ADN Hedin,
P.A. eds.)
ACS Symposium Series 296: 142 – 159.
Comment [ok49]: HOSTPLANT
RESISTANCE IN RICE TO THE
PLANTHOPPERS chuong 2
Comment [ok50]:
Sogawa, K. ADN
Pathak, M.D. (1970). Mechanisms of
Comment [ok54]:
Kaneda, C.
(1982). Breeding approaches for
resistance to BPH in Japan Paper
presented at the
International Rice Research Conference,
April, 12, International Rice Research
Institute,
Los Banos, Laguna, Philippines.
Comment [ok55]:
Sadasivam, S.
ADN B. Thayumanavan. 2003.
Molecular host plant resistance to pests.
Marcel Dekker,
Inc. New York. pp. 496.
15
lúa Nilaparvata lugens (Stal.) có liên quan đến hàm lượng thấp của acid
aspartic, asparagines, valine, alanine và glutamic, các chất này đóng vai trò
như là các chất kích thích chích hút của rầy. Các chất dễ bay hơi là các sản
phẩm chưng cất (các chất dầu, terpenoid, aldehyt, các axit béo, este, chất
sáp ) có biểu hiện ảnh hưởng đến tập tính và đặc điểm sinh vật học của rầy
nâu (Saxena ADN Okech, 1985), mặc dù chưa có nghiên cứu nào xác định
được chính xác những đồng phân hóa học này trong cây (K. Gunathilagaraj,
200.).
Về cơ sở hình thái và giải phẫu đối với tính kháng rầy nâu, cũng có
nhiều nghiên cứu được tiến hành trong nhiều năm qua. Cook và ctv. (1987)
Comment [ok58]:
Cook, A.G.,
Woodhead, S., Magalit, V.F. ADN
Heinrichs, E.A. (1987). Variation in the
feeding
behaviour of Nilaparvata lugens on
resistant ADN susceptible rice varieties.
Ent. exp. appl.,
43: 227 – 235.
Comment [ok59]:
Woodhead, S.
ADN Padjaham, D.E. (1988). The effect
of plant surface characteristics on
resistance
of rice to the brown planthopper,
Nilaparvata lugens. Ent. exp. appl., 47:
15 – 22.
Comment [ok60]:
Claridge, M. F
ADN Den HollADNer, J. (1982).
Virulence to rice cultivars ADN
selection for virulence in
populations of the rice brown
planthopper. Nilaparvata lugens, Ent.
exp. appl., 32: 213 – 221.
J. U.
Jeung ặ J. H. Lee
H. C. Choi ặ D. S. Brar (2005).
High-resolution mapping of a new brown
planthopper (BPH) resistance
gene, Bph18(t), ADN marker-assisted
selection for BPH resistance
in rice ( Oryza sativaL.) Theor Appl
Genet (2006) 112: 288–297
Comment [ok62]:
Sharma PN, Ketipearachchi Y, Murata
K, Torii A, Takumi S,
Mori N, Nakamura C (2003)
RFLP/AFLP mapping of a brown
planthopper (Nilaparvata lugens Stal)
resistance gene Bph1 in
rice. Euphytica 129(1):109
–
117
Comment [ok63]:
Kawaguchi M,
Murata K, Ishii T, Takumi S, Mori N,
Nakamura
C (2001) Assignment of a brown
planthopper (Nilaparvata lugens
-
Comment [ok69]: Lihong Sun,
Changchao Su, Chuming Wang, Huqui
Zhai, Jianmin Wang, (2005)
Maping of resistance gene to Brown
plant hopper in Rathu Heenati
cultivar. Breeding Science 55: 391 -
[2]
[3]
[1]
[4]
[5]
[6]17
kháng từ dòng lúa hoang Oryza. Dòng lúa mang gen kháng này biểu hiện
mức kháng cao đối với biotype rầy nâu Hàn Quốc (K. K. Jena và ctv.
(2006)).
Cho đến nay, trong số 18 gen kháng rầy nâu được công bố, gần một
nửa các gen kháng được tìm thấy có nguồn gốc từ 4 loài có họ hàng xa với
loài lúa hoang Oryza (Yang et al. 2004; K. K. Jena và ctv. (2006)). Bph10
được tìm thấy ở loài lúa hoang O. australiensis, bph11, bph12, Bph13,
Bph14, Bph15 được tìm thấy ở loài lúa hoang O. Officinalis và Bph12 ở loài
lúa hoang O. latifolia (Ishii et al. 1994; Ranganayaki và ctv. 2002; Ren và
ctv. 2004; Yang và ctv. 2004). Những gen kháng này đã được xác định cùng
với các chỉ thị phân tử (K. K. Jena và ctv. (2006)) .
Các locut tính trạng số lượng quy định tính kháng rầy nâu cũng được
xác định và những QTL chính liên quan đến tính kháng rầy nâu biotype 1 và
1.3. CHỌN GIỐNG KHÁNG RẦY NÂU:
1.3.1. Chiến lược chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu:
Sự thay đổi liên tục của các quần thể rầy nâu và đổ vỡ tính kháng ở
các giống lúa kháng là những thách thức to lớn đối với các nhà chọn tạo
giống lúa. Nhiều chiến lược chọn tạo và quản lý giống lúa mang gen kháng
đã được thực hiện trên các khu vực trồng lúa trên thế giới nhằm phát triển
tính kháng và ổn định quần thể rầy nâu.
(Khush, (1978)) đã đề xuất hai chiến lược quản lý gen kháng dọc:
- Liên tục cho ra đời những giống mới có tính kháng đơn gen: Chiến
lược này không chỉ được tiến hành đối với chọn tạo giống kháng lúa rầy nâu
mà còn thành công đối với chương trình chọn giống lúa mỳ kháng ruồi
Hessian. Một gen kháng đơn được đưa vào một giống được thương mại hóa
và được trồng phổ biến trong vòng một vài năm. Khi xuất hiện độc tính của
các biotype đối với giống này, lúc đó người ta lại thay thế bằng một giống
khác.
- Quy tụ một vài gen kháng đơn: Chiến lược này nhằm quy tụ hai hay
nhiều hơn các gen kháng vào cùng một giống. Đây là chiến lược phát triển
chọn giống kháng rầy nâu cho đến nay.
Trong những năm sau này, các nhà chọn giống ở IRRI đã đưa ra một
chiến lược chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu là sự kết hợp giữa tính kháng
dọc và tính kháng ngang Khush (1984); Slavko (1990); Verma và ctv (1999)
[109]; [157]; [170]: Khi tính kháng dọc bị phá hủy thì tính kháng ngang sẽ
Comment [ok72]:
Khush, G.S. 1978.
Disease ADN insect resistance in rice.
Adv. Agron., 29: 265 – 341
Comment [ok73]: Kush, G.S
(1984)Breeding rics for resistance to
insects. Pro. Eco, (7),147
-
kháng phụ có đặc tính tốt có thể phát triển tính kháng bền ở các giống lúa.
1.3.2. Các phương pháp chọn tạo giống kháng rầy nâu:
1.3.2.1. Phương pháp cổ điển:
Là phương pháp tạo giống mới từ tổ hợp lai giữa giống cho năng suất
cao với giống có tính kháng nhằm nâng cao năng suất cây trồng đồng thời
tăng khả năng chống chịu với sâu bệnh. Chọn lọc trong phương pháp cổ điển
chủ yếu dựa trên đánh giá kiểu hình và các chỉ thị hình thái.
Ở nước ta, chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu theo phương pháp cổ
điển đã thu được nhiều thành công. Năm 1999, Viện nghiên cứu và phát triển
hệ thống canh tác trường Đại học Cần thơ trong năm 1996-1998 đã chọn
được nhiều giống lúa có triển vọng kháng rầy nâu như MTL56 (IR54742-
145), MTL (IR54742-27) (Tạ Minh Sơn, 2001)
Comment [ok76]: Phạm Thị Mùi,
2001, Nghiên cứu chọn tạo giống lúa
khágn rầy nâu cho vùng đồng bằng sông
cửu Long, Luận văn tiến sỹ. Hà nội. 19-
24.
Comment [ok77]: Phạm Thị Mùi,
2001, Nghiên cứu chọn tạo giống lúa
khágn rầy nâu cho vùng đồng bằng sông
cửu Long, Luận văn tiến sỹ. Hà nội. 19-
24.
Comment [ok78]: Tạ Minh Sơn, Tạ
Comment [ok79]: Tạ Minh Sơn, Tạ
Minh Trường và ctv. (2001). Chọn tạo
giống lúa NX30. Tuyển tập các công
trình cghiên cứu khoa học kỹ thuật
nông nhgiệp 2001-20002.
21
được phẩm chất thơm ngon của giống (Trần Duy Quý, 1997).
Tại Viện lúa ĐBSCL đã tạo ra hai giống đột biến THĐB và TNĐB
bằng phương pháp gây đột biến bằng tia gamma từ các nguồn giống địa
phương. Hai giống này cho năng suất cao, kháng rầy nâu và đạo ôn, phẩm
chất tốt.
1.3.2.4. Phương pháp chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu nhờ chỉ thị
phân tử:
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chỉ thị phân tử,
các nhà chọn giống bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến vấn đề vấn đề chọn giống
phân tử. Trong chọn giống nhờ chỉ thị phân tử, quá trình chọn lọc được dựa
trên cơ sở các chỉ thị phân tử liên kết với các gen quy định tính trạng cần quan
tâm.
Chọn lọc nhờ thị phân tử trong chọn giống đã trở nên hữu hiệu không
chỉ đối với các tính trạng được điều khiển bởi các gen chính mà đối với cả
những tính trạng số lượng được điều khiển bởi các gen phụ hay các QTLs
(Robert Koebner (2003)). Hiệu quả cải tiến cây trồng sẽ gia tăng gấp nhiều
lần so với chọn giống cổ điển, nhờ thực hiện chọn lọc không cần trực tiếp
trên tính trạng mong muốn, mà thông qua chỉ thị phân tử liên kết với tính
trạng đó (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (2004)). Phương pháp này cho
phép thanh lọc kiểu hình với một khối lượng quần thể lớn. Thông qua chọn
lọc nhờ chỉ thị phân tử, người ta có thể xác định được kiểu hình kháng nhiễm
ở ngay thế hệ phân ly đầu tiên ở F2, F3. Như vậy, các nhà chọn giống có thể
rút ngắn thời gian đánh giá kiểu hình, tập trung chọn lọc những mục tiêu
quan trọng khác có giá trị về mặt kinh tế (Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu,
(2002)). Nếu so sánh với chọn lọc kiểu hình, MAS có thể giúp các nhà chọn
giống tiết kiệm từ 1 đến 16,7 lần trong chọn lọc quần thể (Knap (1998)).
Comment [ok81]: Trần Duy Quý,
1997, các phương pháp mới trong chọn
DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU GENOME VÀ CHỌN GIỐNG THỰC
VẬT
1.4.1.Chỉ thị phân tử
Số lượng các chỉ thị ADN là rất lớn. Cây trồng có khỏang 108 - 1010
nucleotit trong ADN tổng số. Thậm chí, nếu chỉ tính một sai khác rất nhỏ
giữa hai cá thể thể đã dẫn đến một số lượng khổng lồ các chỉ thị ADN giữa 2
cá thể đó. Về nguyên tắc, một chỉ thị ADN lý tưởng là chỉ thị thỏa mãn các
yêu cầu sau: Bản chất cho đa hình cao, di truyền đồng trội, xuất hiện nhiều
trong genome, tập tính chọn lọc trung tính (trình tự ADN của cơ thể nào
cũng là trung tính với các điều kiện môi trừơng), dễ tiếp cận, phân tích nhanh
và dễ dàng. Tuy nhiên, gần như không thể tìm thấy một CTPT nào có thể
thỏa mãn tất cả những điều kiện trên. Tùy thuộc vào những nghiên cứu mà
người ta sử dụng một hệ thống chỉ thị thỏa mãn được một số điều kiện trên
(Nguyen Duy Bay va ctv., 2001).
Chỉ thị phân tử thường được phân thành chỉ thị dựa trên cơ sở phép lai
ADN và các chỉ thị dựa trên cơ sở phản ứng PCR.
1.4.1.1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai ADN
a. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa
Comment [ok86]: Nguyen Duy Bay,
Nguyn H.T., Bui Chi Buu ADN Bui Ba
Bong (2001), Genetic markers in
genome research ADN plant
breeding, Chọn gióngnhowf Marker và
Phân tích QTL, Viện lúa Đồng Bằng
Sông Cửu Long, tr: 44-58 23
hình chiều dai đoạn phân cắt).
Chỉ thị RFLP được di truyền đơn giản theo quy luật Menden. Trong
Wallingfors, United Kingdom, CAB,
International, pp. 245-265.
Comment [ok88]: Lê Duy Thành
(2000), Cơ sở di truyền chọn giống
thực vật, Nxb. DHQG Hà nội, Hà nội 24
những phần nào đó trong genome, ADN từ hai các thể khác nhau phần lớn
đều giống nhau với số cặp base khác biệt nhau nằm ở trong khoảng cho phép
500-1000bp. Một cặp base ở một vị trí nào đó sẽ biểu thị sự khác nhau của
cá thể có tính chất phổ biến, và một cặp base khác là biến dị, ít phổ biến hơn
ở cùng một vị trí. Nếu cặp base ít phổ biến hơn xuất hiện nhỏ hơn 1% trong
quần thể, người ta định nghĩa vị trí cặp base đó là một SNP. Hiện nay, người
ta đã công bố 3 triệu SNP trong genome người (Russell 2002) [Di truyền
phân tử, tr180], nhiều hơn bất cứ chỉ thị phân tử nào đã được công bố trước
đó. Kỹ thuật SNP được áp dụng vào đầu những năm 2000, từ genome người
cho đến genome các sinh vật khác như cây Arabidopsis, cây lúa….
Các alen của một SNP có thể dễ dàng được xem xét bởi phân tích lai
với phân tử oligonucleotit nào đó. Trong quy trình này, một đoạn ngắn
oligonucleotit được tổng hợp sao cho nó sẽ bổ sung vào alen phổ biến nhất
tại locut SNP. Phân tử oligo này được trộn với ADN mục tiêu, và mức độ lai
ADN được hoàn chỉnh ở mức độ cực kỳ chính xác.
SNP có những ưu điểm nổi bật sau:
-SNP có tính chất “diallelic” trong quần thể và tần suất alen của nó có
thể được ước đoán dễ dàng trong bất cứ quần thể nào, thông qua một loại xét
nghiệm kỹ thuật
- SNP là những chỉ thị phân tử có tính ổn định rất cao về mặt di
truyền.
- Nhiều kỹ thuật đã được nghiên cứu để tạo ra SNP theo kiểu tự động
b. Chỉ thị AFLP (Aplified Fragment Length Polymorphism - Đa hình
chiều dài các đoạn ADN được nhân bản chọn lọc)
Phương pháp AFLP là sự kết hợp việc sử dụng enzyme giới hạn với
khuyếch đại PRC và phát hiện đa hình, được phát minh bởi Zabeau và Vos
(1993) (Nguyen Duy Bay và ctv., 2001). Nguyên tắc của kỹ thuật như sau:
Comment [ok90]: William J.G, et
al (1990), DNA polimophism amplified
by arbitrary primers ate useful aas
genetic marker, Nucleic Acid
Research, 18, 6531-6535.
Copyright: Tài liệu đại học ©