LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài, ngoài sự nỗ lực của bản thân,
tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của rất nhiều thầy, cô giáo, người thân
trong gia đình và bạn bè.
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn
Th.S Ngô Thị Hồng Tươi, người đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực
hiện khóa luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Di truyền và
Chọn giống cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận
lợi và tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả bạn bè và gia đình,
những người đã hết lòng giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt
nghiệp này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 1 năm 2015
Học viên
i
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC ĐỒ THỊ
Phần I. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Mục đích, yêu cầu
1.2.1 Mục đích của đề tài
1.2.2 Yêu cầu của đề tài
Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về lúa Nếp Cẩm
2.1.1 Nguồn gốc, phân loại và một số đặc điểm của nếp cẩm
2.2.2 Đặc điểm hình thái
2014 tại Gia Lâm – Hà Nội
4.4 Động thái tăng trưởng số nhánh của các mẫu giống lúa nếp cẩm
4.5 Động thái ra lá của các mẫu giống lúa nếp cẩm
4.6 Một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nếp cẩm
4.7 Một số tính trạng số lượng của các mẫu giống lúa nếp cẩm
4.8 Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo của các mẫu giống lúa nếp cẩm.
4.9 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống lúa nếp cẩm
4.10 Đánh giá chất lượng xay xát của một số mẫu giống lúa lúa nếp cẩm.
4.11 Đánh giá mức độ nhiễm một số sâu bệnh hại chính đồng ruộng của các
mẫu giống lúa nếp cẩm
4.12 Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các mẫu giống lúa nếp cẩm vụ mùa
2014 tại Gia Lâm – Hà Nội
4.13 Ảnh hưởng của bệnh bạc lá đến một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
4.14 Giới thiệu một số mẫu giống triển vọng
Phân V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận
5.2 Đề nghị
PHẦN VI TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
iii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Cách dự đoán tính kháng nhiễm của cây ký chủ
Bảng 3.1 Danh sách các isolate sử dụng trong lây nhiễm
Bảng 3.2 Đánh giá khả năng kháng/nhiễm dựa theo chiều dài vết bệnh
Bảng 4.1 Đặc điểm giai đoạn mạ của các mẫu giống nếp cẩm vụ Mùa 2014 tại
Gia Lâm - Hà Nội
Bảng 4.2 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các mẫu
giống nếp cẩm vụ Mùa 2014 tại Gia Lâm – Hà Nội
Bảng 4.3 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các mẫu giống nếp cẩm vụ
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AND: Axit dezoxyribonucleic
bp: base pair (cặp nucleotide)
BVTV: Bảo vệ thực vật
cM: centimorgan (đơn vị chiều dài bản đồ di truyền)
FAO: Food And Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Nông
lương của liên hợp quốc)
IRRI: International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa Quốc tế)
NST: Nhiễm sắc thể
NILs: Nearly Isogenic Lines (Những dòng đẳng gen)
RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphismn (Đa hình chiều dài mảnh
phân cắt giới hạn)
RAPD: Randomly Amplified Polymorphic DNAs (Đa hình các đoạn AND
khuyếch đại ngẫu nhiên)
SSR: Simple Sequence Repeats (Chỉ thị vi vệ tinh)
STS: Sequence Tagged Site (Vị trí được đánh dấu bởi trình tự)
TGST: Thời gian sinh trưởng
Xoo: Xanthomonas oryzae pv. oryzea (Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa)
vii
Phần I MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trên thế giới cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong 3 cây lương thực quan
trọng nhất không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của con người. Đặc
biệt là ở các nước Đông Nam Á, lúa là cây lương thực nuôi sống hơn ½ dân số
trên toàn cầu. Sản xuất lúa không những đáp ứng được nhu cầu lương thực của
người dân trong nước mà còn là mặt hàng xuất khẩu đem lại nguồn thu ngoại tệ
lớn cho ngân sách quốc gia.
Ở Việt Nam, cây lúa được coi là cây lương thực quan trọng nhất trong nền
sản xuất nông nghiệp, diện tích trồng lúa chiếm 61% diện tích trồng trọt của cả
phát triển cả về diện tích và mức độ gây hại. Cho đến ngày nay biện pháp để
phòng trừ bệnh bạc lá ưu việt hơn cả là chọn giống kháng bệnh vừa cho hiệu quả
kinh tế cao, vừa cho sản phẩm sạch, lại không gây ô nhiễm môi trường. Xu
hướng chọn giống kháng bệnh hiện nay là khai thác tính kháng bệnh bền vững,
hay còn gọi là tính kháng ngang, kháng không hoàn toàn. Một giống lúa có tính
kháng bền vững với bệnh có thể tồn tại lâu hơn, phạm vi tính kháng rộng hơn,
có tính kháng không bị suy giảm đột ngột; khi sử dụng các giống kháng này có
thể hạn chế được rủi ro khi có dịch xảy ra. Như vậy, việc nghiên cứu chọn lọc
nguồn gen cây lúa đặc biệt là gen kháng bạc lá có ý nghĩa quan trọng trong công
tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao.
Nhìn chung, quá trình chọn tạo giống thực chất là quá trình tập hợp các
tính trạng có ích vào một cây trồng theo mục đích của nhà chọn tạo giống. Vì
vậy, thành công của công tác chọn tạo giống phụ thuộc nhiều vào số lượng và
chất lượng vật liệu khởi đầu. Vật liệu khởi đầu càng nhiều và chất lượng càng
tốt, cơ hội để tạo ra giống mới càng nhanh. Việt Nam là một trong những trung
tâm khởi nguyên của cây lúa nên quỹ gen hay nguồn gen vô cùng phong phú.
Đặc biệt nước ta cũng tồn tại rất nhiều giống lúa nếp cẩm đặc sản, có những tính
trạng nông sinh học quý, chống chịu tốt với sâu bệnh và là vật liệu rất phong
phú cho công tác chọn tạo giống. Tuy nhiên do không được quan tâm đúng mức,
do sức ép của sự gia tăng dân số cùng với quá trình hội nhập, tập quán canh tác
dần thay đổi …đã làm cho nguồn gen nếp cẩm bị mất dần đi. Do vậy việc thu
thập bảo tồn, đánh giá nguồn gen lúa nếp cẩm là rất cần thiết. Với mục tiêu tập
hợp nguồn gen phong phú phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa cẩm mới.
Dưới sự hướng dẫn của Th.S Ngô Thị Hồng Tươi, chúng tôi tiến hành thực hiện
2
đề tài: “Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của một số mẫu giống nếp cẩm
địa phương vụ Mùa 2014 tại Gia Lâm- Hà Nội” nhằm chọn lọc ra một số mẫu
giống có năng suất, chất lượng cao và kháng bệnh bạc lá để làm vật liệu khởi
đầu trong quá trình chọn tạo giống lúa cẩm mới.
1.2 Mục đích, yêu cầu
ra là phải thường xuyên tiến hành đánh giá thu thập và bảo quản nguồn gen, dùng
các biện pháp kỹ thuật thích hợp để lai tạo giống mới dựa trên những tính trạng tốt
của các giống lúa địa phương. Vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành
khảo sát một số đặc điểm nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất và khảo sát
khả năng kháng bệnh bạc lá của tập đoàn lúa nếp cẩm địa phương nhằm mục đích
chọc lọc ra những mẫu giống có năng suất phẩm chất tốt và kháng bệnh bạc lá để
làm vật liệu khởi đầu cho quá trình chọn tạo giống.
2.1 Tổng quan về lúa nếp cẩm
2.1.1 Nguồn gốc, phân loại và một số đặc điểm của nếp cẩm
Nếp cẩm là giống lúa cổ truyền của Việt Nam, là giống lúa cảm quang
được trồng chủ yếu ở vùng núi Tây Bắc như: Hoà Bình, Sơn La, rải rác ở các
vùng khác như: Phú Thọ, Ninh Bình và trồng nhiều ở miền Tây Nam Bộ vùng
Đồng bằng sông Cửu Long với hai tỉnh Long An và Cần Thơ… Tuy nhiên,
giống lúa này có năng suất thấp và thường chỉ trồng duy nhất một vụ trong năm
nên chưa đáp ứng được nhu cầu xã hội ngày càng cao hiện nay.
Lúa nếp cẩm có tên khoa học là Oryza sativa L. Glutinosa Tanaka. Về
mặt phân loại thực vật, cây lúa thuôc họ Gramineae (họ hòa thảo), tộc
Oryzeae, chi Oryza. (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
4
Lúa nếp cẩm là loại ngũ cốc có màu tím đen, có hương vị hấp dẫn đặc
biệt, khác hẳn với nhiều loại lúa nếp thường (Bounphanousay et al., 2008).
Trong gạo nếp cẩm có chứa hàm lượng giá trị dinh dưỡng cao như: hàm lượng
protein trong gạo nếp cẩm cao hơn 6,8%, chất béo cao hơn 20% so với gạo
khác, ngoài ra trong gạo nếp cẩm còn chứa carotin, 8 loại axit amin (đặc biệt là
anthocyanin) và các nguyên tố vi lượng (sắt, kẽm) cần thiết cho cơ thể (United
Press International – UPI, 2010) có tác dụng chống oxy hóa, ngăn chặn tác
động nguy hại của các gốc tự do, rất ích lợi cho sức khỏe người sử dụng (Defa
and Meizu, 2006). Vì thế mà nếp cẩm còn có tên gọi khác là bổ huyết mễ. Mầm
lúa được báo cáo là chứa hàm lượng cao các vitamin, khoáng, phytate và xơ có
tác dụng ngừa ung thư đường ruột; tăng các axit amin như lysine gấp 3 lần,
Xanthomonas gồm có 3 loài: Xanthomonas oryzea pv. oryzea,
Xanthomonas axonopodis pv. Citri, Xanthomonas campestis pvv. Campestris.
2.2.2 Đặc điểm hình thái
Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae có dạng hình gậy, hai đầu hơi
tròn, có một lông roi ở một đầu, kích thước 1-2 x 0,5-0,9 µm. Trên môi trường
nhân tạo, khuẩn lạc của vi khuẩn có dạng hình tròn, màu vàng sáp, rìa nhẵn, bề
mặt khuẩn lạc ướt, háo khí, nhuộm gram âm. Vi khuẩn không có khả năng phân
giải nitrat, không dịch hoá gelatin, không tạo NH3, indol, nhưng tạo H
2
S, tạo khí
nhưng không tạo axit trong môi trường có đường. Nhiệt độ thích hợp cho vi
khuẩn sinh trưởng là từ 26-30
o
C, nhiệt độ tối thiểu 0-5
o
C, nhiệt độ làm vi khuẩn
chết là 53
o
C. Vi khuẩn có thể sống trong phạm vi pH khá rộng từ 5,7-8,5, thích
hợp nhất là pH 6,8-7,2. Vi khuẩn X. oryzea có thể xâm nhập qua thủy khổng, lỗ
khí trên mép lá, đặc biệt qua vết thương xây xát trên lá. Khi tiếp xúc trên bề mặt
lá trong điều kiện độ ẩm lá cao, vi khuẩn dễ dàng di chuyển và xâm nhập vào
bên trong qua các lỗ khí và các vết thương xây xát sau đó nhân lên về số lượng
và theo các bó mạch lan rộng ra (Lê Lương Tề và cs., 2007).
2.2.3 Triệu chứng bệnh
Bệnh bạc lá lúa phát sinh phá hoại suốt thời kỳ mạ đến khi lúa chín,
nhưng có triệu chứng điển hình là thời kỳ lúa cấy trên ruộng từ sau khi đẻ nhánh
- trỗ - chín sữa. Triệu chứng trên mạ không đặc trưng nên dễ nhầm lẫn với các
hiện tượng khô đầu lá do sinh lý. Vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mép lá,
đầu lá với những vệt có độ dài ngắn khác nhau, ban đầu có màu xanh vàng sau
chủng vi khuẩn Xoo gây bệnh trên lúa (Liu et al., 2006; Xia et al., 2012).
Ở Nhật Bản, nghiên cứu nòi vi khuẩn bạc lá được tiến hành từ năm 1957,
khi phát hiện thấy giống Aisacase chống bệnh trở nên nhiễm bệnh. Họ đã xác
định được ở Nhật Bản có 12 chủng vi khuẩn. Phillipin đã xác định được 6 nhóm
nòi, Ấn Độ xá định được 9 chủng và ở Indonexia có 9 chủng (Swamy et al.,
7
2006). Còn ở Việt Nam dựa trên 11 dòng chỉ thị mang gen kháng Xa1, Xa2,
Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa11, Xa12, Xa14, Xa21 trước kia đã xác định 10
nhóm nòi vi khuẩn (Tạ Minh Sơn, 1987) . Gần đây, thành phần nòi được xác
định đã lên đến con số 12 nhóm nòi (Bùi Trọng Thuỷ và cs., 2007), hoặc theo
kết quả nghiên cứu về sự đa dạng di truyền của một số chủng vi khuẩn gây bệnh
ở miền bắc bằng cặp mồi XOR đặc hiệu cho thấy 47 chủng phân lập được phân
thành 13 nhóm nòi (Cục BVTV, 2010). Điều đó chứng tỏ thành phần các chủng
nòi sinh thái ở miền Bắc Việt Nam rất đa dạng và phong phú.
2.4 Mối quan hệ ký sinh – ký chủ, thuyết “gen đối gen”
Vào khoảng những năm 40 của thể kỉ XX, Flor đã tiến hành một thí
nghiệm nhằm tìm hiểu cách thức kháng bệnh ở cây trồng. Ông cho lây nhiễm
nhân tạo rất nhiều các chủng nấm gây bệnh gỉ sắt trên số lượng lớn các giống
lanh khác nhau rồi đánh giá phản ứng của cây trồng với bệnh theo các mức:
miễn dịch, kháng, kháng trung bình và nhiễm. Sau đó ông tiếp tục cho lai các
giống lanh với nhau và lai các chủng nấm với nhau, rồi tiến hành lây nhiễm để
tìm hiểu sự tương tác giữa ký sinh và ký chủ. Qua thu thập, xử lý kết quả Flor đã
kết luận rằng cả tính kháng ở cây trồng cũng như tính gây bệnh ở ký sinh đều có
tính di truyền. Ông cũng phát biểu rằng, cho dù cây trồng có chứa tác nhân
kháng thì nó cũng chỉ kháng được nếu tác nhân gây bệnh tấn công vào chúng có
tác nhân đặc biệt (nay gọi là gen không độc). Flor cũng nhận định rằng, trong
hầu hết trường hợp ông quan sát, gen kháng ở trạng thái trội sẽ không bị nhiễm
bệnh và gen độc ở trạng thái trội sẽ không độc (Flor sử dụng thuật ngữ “factor”
thay vì “gene”) (Flor, 1955; Flor, 1971).
Dựa trên các kết quả của Flor, các nhà khoa học sau này đã đưa ra thuyết
Cứ mỗi gen kháng dọc ở cây ký chủ (có một gen kháng) thì có một gen
độc tương ứng ở ký sinh có khả năng vượt gen kháng đó để lây nhiễm.
Chủng ký sinh nào chỉ có thể nhiễm trên cây ký chủ không có gen kháng
là chủng ký sinh không có gen độc. Ngược lại giống nào nhiễm bởi bất kỳ chủng
nào trong quần thể ký sinh đó là giống không có gen kháng (hay là giống chuẩn
nhiễm).
Chủng ký sinh nào có thể nhiễm trên tất cả các loài cây ký chủ thì nó là
chủng có tất cả các gen độc của loài ký sinh đó và là chủng độc nhất tại thời
điểm đó. Giống ký chủ nào bị nhiễm bởi một chủng ký sinh duy nhất trong quần
thể ký sinh sẽ là giống có đầy đủ các gen kháng hiện có mặt cũng tại thời điểm
đó.
9
Trong cuộc đấu tranh đồng tiến hóa này, cây trồng luôn tìm cách chống
lại sự xâm nhập của ký sinh, còn ký sinh thì luôn biến đổi vượt qua hàng rào bảo
vệ để có thể gây bệnh. Trong quá trinh biến đổi, thích ứng trong mối quan hệ ký
sinh-ký chủ luôn diễn ra trong tự nhiên và không bao giờ ngừng nghỉ (David,
2006).
2.5 Di truyền tính kháng bệnh bạc lá
Vào những năm 80, IRRI đã xác định bản chất di truyền tính kháng bệnh
bạc lá là do gen quy định. Cơ chế chống bệnh bạc lá là cơ chế chủ động.
Cũng như các loài vi sinh vật khác, vi khuẩn Xanthomonas oryzea cũng
tồn tại nhiều nòi sinh lý khác nhau ở một vùng sinh thái. Trong số các chủng vi
khuẩn ở mỗi vùng sinh thái thì có chủng gây bệnh phổ biến, có chủng ít phổ
biến. Nếu giống đưa vào sản xuất chỉ chứa gen chống vi khuẩn phổ biến (đơn
gen) mà không chống được các chủng ít phổ biến thì các chủng ít phổ biến sẽ có
cơ hội sinh sôi và phát triển mạnh. Điều này cho thấy một giống chứa đa gen sẽ
kháng bệnh bền vững hơn những giống chứa đơn gen. Vì vậy trong công tác
chọn tạo giống chứa đa gen kháng, giống có tính kháng ngang hơn là giống có
tính kháng dọc.
Kháng dọc có tác dụng làm giảm nguồn bệnh ban đầu và trì hoãn sự bùng
Nhật Bản và Philippin (Tạ Minh Sơn, 1987).
Gần đây, các nghiên cứu của các nhà khoa học Học viện Nông nghiệp
Việt Nam về thành phần nhóm nòi vi khuẩn bạc lá của tác giả Nguyễn Văn Viết
và cs. (2002), Bùi Trọng Thuỷ và cs. (2007). Dựa trên 11 dòng chỉ thị mang các
gen kháng Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa11, Xa12, Xa14, Xa21, các
tác giả đã nhóm các nòi bạc lá phân lập trong giai đoạn 2001-2005 thành 12 race
(Bùi Trọng Thuỷ và cs., 2007). Trong giai đoạn 2007-2008, tác giả Bùi Trọng
Thuỷ và 35 cộng sự đã phát hiện thêm 3 race mới vi khuẩn bạc lá ở Nam Định,
Bắc Ninh và Hà Nội, nâng tổng số các race vi khuẩn bạc lá lên con số 15 (Bùi
Trọng Thuỷ và cs., 2008). Theo kết quả nghiên cứu của Cục Bảo vệ Thực vật về
sự đa dạng di truyền một số chủng vi khuẩn gây bệnh ở miền Bắc bằng cặp mồi
XOR đặc hiệu cho thấy 47 chủng phân lập vi khuẩn bạc lá được phân chia thành
13 nhóm nòi (Cục BVTV, 2010). Điều đó chứng tỏ thành phần các chủng, nòi
sinh thái ở miền Bắc Việt Nam rất đa dạng và phong phú.
Khác với các tác giả khác phân nhóm vi khuẩn bạc lá trên cơ sở phản ứng
kháng nhiễm của các dòng chỉ thị (tester - các dòng NIL mang các gen kháng
khác nhau) đối với các nòi vi khuẩn, tác giả Nguyễn Văn Viết và cộng sự đã sử
11
dụng một kỹ thuật mới - đó là kỹ thuật nghiên cứu đa dạng di truyền trên cơ sở
đa hình 2 gen 16S- và 13S- rDNA đặc thù cho vi khuẩn bạc lá. Các dữ liệu về
đồng dạng di truyền của 60 chủng vi khuẩn bạc lá phân lập ở miền Bắc Việt
Nam được xử lý trên chương trình NTSYS cho thấy các chủng bạc lá được phân
thành 13 nhóm, trong đó nhóm 2 và 3 có tần xuất lớn nhất - chiếm tới 14,89%
(Nguyễn Văn Viết và cs. (2008a). Về các gen kháng và giống lúa kháng bệnh
bạc lá. Trong những năm 70-80 của thế kỷ 20, nước ta sử dụng nhiều giống lúa
mang gen Xa4 có nguồn gốc từ IRRI như các giống lúa: IR20, IR22, IR26, IR30,
IR32, NN2A, NN3A, NN4A, NN8A, TN73-2, CN2 (Khush et al., 1989).
Trong những năm cuối thế kỷ 20 - đầu thế kỷ 21, nước ta nhập nội nhiều giống
lúa lai, lúa thuần từ Trung Quốc. Phần lớn những giống lúa này mang gen kháng
bạc lá Xa4. Ngoài ra, theo Taura and Yoshimura, Đại học Kuyshu, Nhật Bản về
kháng rất kém hoặc không kháng với 7 chủng bạc lá trên ( Phan Hữu Tôn và Bùi
Trọng Thuỷ., 2003). Các nghiên cứu tiếp theo về khả năng kháng của tổ hợp 2-3
gen kháng (tổng số 37 có 9 gen kháng Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10,
Xa11, Xa14 được thử nghiệm) đã được tiến hành. Nếu trong tổ hợp 2-3 gen có
chứa gen xa5 hoặc Xa7, tổ hợp đó kháng cao đối với các chủng bạc lá. Các tổ
hợp với các gen khác ngoài xa5 hoặc Xa7 đều kháng rất kém đối với các chủng
bạc lá (Bùi Trọng Thuỷ và Phan Hữu Tôn, 2004).
Ở Đồng bằng sông Cửu Long, các cán bộ nghiên cứu đã sử dụng 10 race
bạc lá lây nhiễm cho 166 mẫu lúa và 25 dòng bố mẹ lúa lai. Kết quả cho thấy có
5 giống lúa địa phương phản ứng tương tự dòng NIL mang gen Xa21, 3 giống -
tương tự xa5 và 58 giống - tương tự xa13 (Nguyen Thi Pha and Nguyen Thi
Lang, 2004). Các nghiên cứu sâu hơn về phản ứng của các dòng NIL đối với vi
khuẩn bạc lá lây nhiễm tự nhiên ngoài đồng ở Cần Thơ cho thấy một bức tranh
khác hẳn các nòi vi khuẩn bạc lá ở miền Bắc: các dòng NIL mang gen xa13 và
Xa14 đều bị nhiễm bệnh; các gen xa5 và Xa7: nhiễm nhẹ; các gen Xa1, Xa3,
Xa4, Xa10, Xa11, Xa21: kháng vừa. Ngoài ra, không có gen đơn nào kháng cao
với bệnh bạc lá, chỉ có tổ hợp nhiều gen kháng Xa4+xa5+xa13+Xa21 (trong
IRBB60), Xa4+Xa7+Xa21 (trong IRBB62) và xa5+Xa7+xa13 (trong IRBB63)
là kháng khá cao với vi khuẩn bạc lá (Le Cam Loan et al., 2006).
Như vậy hiệu lực của các gen kháng bạc lá đối với các nòi vi khuẩn bạc lá
phân lập ở các vùng khác nhau là không giống nhau - một gen có thể kháng với
nòi bạc lá ở vùng này nhưng lại nhiễm với nòi ở vùng khác. Để tạo ra giống lúa
kháng bền vững với bệnh bạc lá, cần thiết phải quy tụ vài gen kháng hiệu quả
13
vào 1 giống lúa.
2.6.2 Các gen kháng bệnh bạc lá lúa
Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá lúa
được thực hiện tại Nhật Bản vào đầu thập kỷ 60 (Wu et al., 2008). Cho đến
những năm 80 của thế kỷ XX, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế đã xác định bản
chất di truyền tính kháng bệnh là do gen quy định (Mew, 1987). Điều này được
gen nhờ sử dụng các phương pháp RFLP, RAPD, STS, SSR…. (Sengsai et al.,
2007).
Cho đến nay đã có 6 gen kháng bạc lá được lập bản đồ vật lý (physical
mapping) đồng thời được phân lập, tách dòng trên cơ sở bản đồ (map-based
cloning) và xác định rõ chức năng gen. Đó là các gen (liệt kê theo thứ tự thời
gian) Xa21, Xa1, Xa26, xa5, Xa27 và xa13 (Song et al., 1995; Yoshimura et al.,
1998; Sun et al., 2004; Iyer and McCouch, 2004; Gu et al., 2005; Chu et al.,
2006).
(Ghi chú: t-tentative: Đã được định vị trên NST nhưng chưa được khẳng định chắc chắn)
Qua rất nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã kết luận rằng: các gen xa5,
Xa7, Xa21 là các gen kháng hữu hiệu có thể kháng được nhiều chủng bạc lá
khác nhau trên thế giới tại thời điểm hiện tại (Lang et al., 2008).
Một trong những gen được nhiều nơi sử dụng làm nguồn cho (donor) gen
kháng bạc lá đó là Xa7. Gen Xa7 được phát hiện từ giống lúa DV85 của Viện
lúa Quốc tế IRRI và được định vị trên nhiễm sắc thể số 6, sau đó được lập bản
đồ trên cơ sở tổ hợp lai IR24xIRBB7 thông qua kỹ thuật AFLP. Tiếp theo, các
chỉ thị phân tử M1, M3 và M4 được xác định có liên kết gần với gen Xa7, trong
đó M3 và M4 nằm cách gen Xa7 với khoảng cách tương ứng là 0,5 và 1,8 cM
(Porter et al., 2003). Một số tác giả Trung Quốc tiến hành lập bản đồ vật lý cho
1 gen ở giống lúa Zhenhui 084 cùng alen với Xa7 (Zhang et al., 2009). Gen Xa7
biểu hiện tính kháng rộng đối với nhiều chủng vi khuẩn bạc lá (Cruz et al.,
2000). Giống lúa mang gen kháng Xa7 được thử nghiệm tính kháng bạc lá trong
11 năm (22 vụ) liên tiếp với 1 chủng vi khuẩn bạc lá. Sau 22 vụ liên tiếp, thành
phần quần thể vi khuẩn thay đổi, trong đó nhóm gây độc tăng lên. Mặc dù vậy,
gen Xa7 vẫn tỏ ra kháng khá hiệu quả đối với vi khuẩn bạc lá, nhất là khi nhiệt
độ môi trường tương đối cao, trong khi các gen kháng khác dường như không
chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, hoặc giảm tính kháng ở nhiệt độ cao (Webb et
al., 2010).
15
Gen kháng xa13 là một gen lặn, được định vị trên nhiễm sắc thể số 8,
16
của gen Xa21, và sự biểu hiện gen diễn ra liên tục. Đó là protein tương tự kinaza
thụ cảm giàu lơxin lặp lại (LRR receptor kinase-like protein) (Sun et al., 2004).
Gen Xa30 được phát hiện từ lúa hoang dại O. nivara bởi các nhà khoa học
Ấn Độ. Gen Xa30 nằm trên nhiễm sắc thể số 4, kẹp giữa 2 chỉ thị STS ở 2 vị trí
LOC_Os04g53060 và LOC_Os04g53120 nằm cách nhau 38,4 kb (Cheema et
al., 2008).
Gen Xa31 được các nhà khoa học Trung Quốc định vị gần đầu mút của
vai dài nhiễm sắc thể số 4, cách 0,2 cM đối với chỉ thị G235 và cách 0,2 cM đối
với chỉ thị C600 nằm ở 2 phía của gen. Các tác giả còn lập bản đồ vật lý và xác
định gen Xa31 nằm trên 1 BAC clone có kích thước xấp xỉ 100 kb (Wang et al.,
2009).
Gen kháng Xa32 được phát hiện từ lúa hoang dại O. australiensis (Zheng
et al., 2009). Các tác giả Trung Quốc đã lập bản đồ gen này trên nhiễm sắc thể
số 11, xác định gen Xa32 nằm cách chỉ thị ZCK24 khoảng 0,5 cM (về phía cuối
vai dài) và cách chỉ thị RM6293 khoảng 1,5 cM (về phía tâm động).
Gen xa33 là gen kháng bạc lá được phát hiện vào năm 2010. Gen này
được lập bản đồ bởi các tác giả Thái Lan trên cơ sở tổ hợp lai giữa giống lúa
Ba7 (mang gen kháng) và Pin Kaset.
Gen xa33 là gen lặn không hoàn toàn, nghĩa là ở trạng thái dị hợp tử nó
biểu hiện trạng thái trung gian giữa kháng và nhiễm. Chỉ thị phân tử RM20590 ở
gần đầu mút vai dài của nhiễm sắc thể số 6 liên kết chặt với gen này (Korinsak
et al., 2009). Ngoài ra, gen Xa7 nằm ngay sát gen xa33, còn gen Xa27 nằm ở
khoảng giữa vai dài của nhiễm sắc thể số 6, cách gen xa33 hơn 40 cM.
Các gen kháng Xa30, Xa31, Xa32, xa33, xa 34 là những gen kháng mới
được phát hiện gần đây (Korinsak et al., 2003), (Zeng et al., 2009).
Gen Xa35 là gen kháng vi khuẩn bạc lá được phát hiện bởi các nhà khoa
học Trung Quốc trên loài lúa hoang dại Oryza minuta, được lập bản đồ cách chỉ
thị RM6293 0,7cM và cách chỉ thị RM7654 1,1 cM trên NST số 11. Xa35 được
xác định là có tính kháng cao với các chủng bạc lá của Trung Quốc (Guo et al.,
2009).
Japonica có phổ kháng rộng đối với các chủng bạc lá. Các nhà khoa học
Hàn Quốc còn sử dụng các chỉ thị phân tử STS và SNP liên kết với các gen
kháng Xa1, Xa4, xa5, xa13 và Xa21 trong chọn tạo giống lúa thơm kháng bạc lá
(Kim et al., 2009).
18
Copyright: Tài liệu đại học ©