VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
170
NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU NÓNG
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO CÁC TỈNH Ở PHÍA NAM
Bùi Chí Bửu
1
, Trương Quốc Ánh
1
, Bùi Phú Nam Anh
1
,
Nguyễn Nam
1
, Lương Thế Minh
1
, Chung Anh Dũng
1
,
Nguyễn Thế Cường
1
, Hoàng Văn Bằng
1
, Trương Vĩnh Hải
3
,
Lưu Văn Quỳnh
2
, Nguyễn Văn Hiếu
3
, Bùi Phước Tâm
3

) derived from
the cross of OM5930/were evaluated for heat at flowering %. Grain filling rate, unfilled grain, 1000 -
grain weight, and grain yield were phenotyped under heat stress. Genetic map was set up with 264
polymorphic SSRs to detect the linkage to the target traits. The map covers 2,741.63 cM with an average
interval of 10.55 cM between marker loci. Markers associated with heat tolerance were located mostly on
chromosomes 3, 4, 6, 8 , 10, 11. QTL mapping was used to determine effects of loci associated with heat
tolerance traits. We also mapped QTLs for morphological attributes related to heat tolerance. Chi -
square tests (
2
), single maker analysis (SMA), interval mapping (IM) were combined in the QTL
analysis. The proportion of phenotypic variation explained by each QTL ranged from markers RM3586,
RM 160 on chromsome 3 and RM3735 on chr. 4 from 36.2, 17.1 and 32.6%, respectively. One more
RM310 on chromosome 8 was recognized for morphological character related to heat tolerance. Four
QTLs were detected for filled grains/panicle at the interval of RM468 - RM7076, RM241 -RM26212 on
chromosome 4 and explaining 13.1% and 31.0% of the total phenotypic variance, respectively. Two
QTLs controling unfilled grain percentage was detected at loci RM554, RM 3686 on chromosome 3 also
showed minor effects explaining only 25.0% and 11.2% of the total phenotypic variance, which showed
overdominance effect to increase heat toleance. One QTLs were detected for 1000 - grain weight located
at the locus RM103 on chromosome 6, explaining 30.6% of the total phenotypic variance. One QTLs was
detected for grain yield located at the locus RM5749 on chromosome 4 explaining 10.8% of the total
phenotypic variance.
Yield trials were conducted at 7 sites in Southern regions with 16 genotypes in 2012 dry season, via
GxE interaction analysis. It revealed four promising lines as OM6707, TLR397, OM8108, TLR395, which
must be paid more attention.
Keywords: GxE interaction, heat tolerance, interval mapping (IM), single marker analysis (SMA), QTL.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
*

Ảnh hưởng của stress do nhiệt độ cao được
thấy rõ nhất ở giai đoạn lúa ra hoa khi nhiệt độ

BIL (backcross inbred lines) từ tổ hợp lai
Nipponbare/Kasalth. Kết quả cho thấy có 3 QTL
nằm trên nhiễm sắc thể số 1, 4, 7 kiểm soát tính
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
171
trạng chống chịu stress do nhiệt độ cao. QTL
định vị tại quãng giữa hai marker C1100 - R1783
trên nhiễm sắc thể số 4 cho thấy: Không bị sự tác
động của môi truờng (tương tác QTL  môi
trường) và không có ảnh hưởng tương tác không
alen (epistasis).
Zhang và ctv. (2009) cho thấy các chỉ thị
phân tử SSR (simple sequence reapeat) như
RM3735 trên nhiễm sắc thể số 4 và RM3586
trên nhiễm sắc thể số 3 tương tác chặt chẽ với
tính trạng chống chịu stress do nhiệt độ cao. Hai
chỉ thị phân
tử được khuyến cáo sử dụng trong
tạo chọn giống lúa có kiểu hình chống chịu nhiệt
độ cao.
Ko và ctv. (2007) phân lập gen kháng nóng
(thermo - tolerance genes: TTOs) trong hạt ngô,
rồi tiến hành dòng hóa thành TTO6 (cDNA). Nó
mã hóa một protein có kích thước phân tử 11 -
kDa, có chuỗi trình tự amino acid tương đồng với
protein của gen GASA4 trong cây mô hình
Arabidopsis. Họ lập kế hoạch chuyển gen này
vào cây lúa để cải tiến tính chống chịu n
óng.
Wu và ctv. (2009) thành công trong thực

Japonica và 139 giống thuộc Indica; bao gồm 50
giống lúa thuộc nhóm cải tiến và 96 giống bản địa.
- Giống cho gen chông chịu nóng: N22, Dular.
- Giống chuẩn nhiễm: Moroberekan.
- Vật liệu mẹ (giống tái tục): OM5930, AS996.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Đánh giá đa dạng di truyền các vật liệu
nghiên cứu bằng SSR, sử dụng
phần mềm
NTSYSpc.
- Trên cơ sở phân tích QTL, với giá trị LOD ≥
3,0, tập trung xem xét năng suất, sự vào chắc của
hạt (grain filling) dưới điều kiện nhiệt độ nóng
khác nhau (MapMarker và Pop). Sau đó, tiến hành
thực hiện các bước trong qui trình MAS, để tạo ra
dòng lúa triển vọng theo mục tiêu. Sử dụng công
cụ của NCBI, Gramene, DDJB để thực hiện kỹ
thuật lập bản đồ phân giải cao.
- Xây dựng quần thể bản đồ trên cơ sở quần
thể hồi giao cải tiến
- Đánh giá k
iểu hình trong phytotron ở giai
đoạn trổ bông
2.2.1. Phương pháp đánh giá kiểu hình
Các mẫu lúa ở giai đoạn làm đòng được thu
về để ngoài trời trong 24 - 48 giờ trước khi cho
vào buồng sinh trưởng thực vật (growth
chamber) với quy trình nhiệt độ như sau:
- 7 - 8 giờ sáng: Thiết lập 29
o

hữu dục
Các bao phấn của 1 - 2 hoa được tách và
nghiền nhẹ bằng đầu kim để tách hạt phấn. Hạt
phấn được nhuộm bằng dung dịch 1% iodine
potassium iodide (IKI) và quan sát dưới kính hiển
vi quang học với độ phóng đại 10x.
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
172
Các hạt phấn bình thường có dạng tròn đều
và bắt màu hoàn toàn trong khi các hạt phấn lép,
tròn không bắt màu hay bắt màu một phần được
ghi nhận là bất thường. Hạt phấn được đếm trong
3 - 5 khoanh vùng ngẫu nhiên.
Phần trăm bất dục được tính như sau:
Số hạt phấn bất thường (lép, tròn không bắt màu hoàn toàn)
Phần trăm (%) bất dục =
Tổng số hạt phấn
 100
Thang điểm đánh giá tính chịu nóng trên cơ sở % hạt bất thụ:
Cấp 0 Cấp 1 Cấp 3 Cấp 5 Cấp 7 Cấp 9
0 - 10% 10 - 15% 15 - 20% 20 - 25% 25 - 30% > 30%

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu vật liệu lai tạo
Giống N22 có tỉ lệ hạt lép thấp nhất (5%), kế
đến là Dular, Gayabyeo.
Nguồn vật liệu là giống bản địa ở ĐBSCL
cũng được quan sát, nhìn chung đa số các giống
có tính chống chịu nóng ở giai đoạn trổ cấp 0 (tỷ
lệ lép biến động rất thấp 0 - 10%). Những giống

o
C
TT Tên giống
TGST
(ngày)
Chiều cao
(cm)
Số chồi
Số
hạt/bông
% hạt
lép
Khối lượng
1000 hạt (g)
Năng suất
(g/khóm lúa)
Điểm chống
chịu nóng
1 GAYABYEO 89
f
50h 6
f
18i 10
f
22,0
f
2,1
d
1
2 HANAREUMBYEO 85g 115

5 DONGJIN 1 85g 52h 8
e
35g 20
c
23,5
cde
1,4
e
5
6 IR66 100
d
112
de
12
d
90
e
12
e
26,5
a
3,2
c
7
7 RD6 120
a
150
b
12
d

5,6
a
5
10 IR68 90
f
110
e
15
c
187
a
30
a
26,4
a
5,2
a
5
11 N22 95
e
162
a
8
e
98
d
5g 25,3
ab
2,3
d

3
CV (%) 1,66 1,72 7,06 2,29 4,92 3,11 9,75
Ghi chú: Những số trong cùng một cột có cùng một chữ cái giống nhau thì không có sự khác biệt có ý nghĩa
thống kê ở mức 5% qua phép thử Duncan.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
173
Bảng 2. Hệ số tương quan giữa tính trạng chống chịu nóng và tính trạng nông học quan trọng
N = 168 TGST Cao cây Dài bông Bông/bụi Hạt/bông Hạt chắc/bông %Lép Năng suất
Hệ số
tương quan
0.2186
ns
0.1135
ns
0.1487
ns
0.0731
ns
0.0866
ns
0.1424
ns
0.9290
**
0.1062
ns
Bảng 3. Kết quả quan sát tính bất dục/hữu dục của 13 dòng lúa làm vật liệu bố mẹ
TT Dòng lúa Phần trăm bất dục trung bình (%) Điểm Loại hình
1 OM6707 2.54 9 Hữu dục
2 DONGJIN1 49.6 9 Hữu dục

Nhóm
phụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Trung bình
A 1 1.88 0.88 1.59 1.67 1.10 1.50 0.50 1.75 2.00 1.00 2.00 1.50 1.45

TB 1.88 0.88 1.59 1.67 1.10 1.50 0.50 1.75 2.00 1.00 2.00 1.50
1.45
B 1 1.03 0.78 0.81 1.07 1.18 0.83 1.50 1.58 1.44 1.50 1.00 1.17 1.16

TB 1.03 0.78 0.81 1.07 1.18 0.83 1.50 1.58 1.44 1.50 1.00 1.17
1.16
C 1 0.89 0.43 0.83 0.48 1.11 1.14 0.29 0.36 0.95 0.29 0.43 0.82 0.67

TB 0.89 0.43 0.83 0.48 1.11 1.14 0.29 0.36 0.95 0.29 0.43 0.82
0.67
D 1 1.08 0.50 0.67 0.11 0.80 1.00 1.00 0.75 1.33 0.50 1.00 1.00 0.81
2 1.25 0.97 0.70 0.89 0.76 0.62 1.18 0.98 0.78 0.83 0.98 0.74 0.89

TB 1.17 0.74 0.69 0.50 0.78 0.81 1.09 0.87 1.06 0.67 0.99 0.87
0.85
Trung bình 1.24 0.71 0.98 0.93 1.04 1.07 0.85 1.14 1.36 0.86 1.11 1.09 1.03
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
174
3.3. Kết quả đánh giá kiểu hình chịu nóng
Quần thể mapping của tổ hợp lai
OM5930/N22 có 310 cá thể con lai được ly trích
DNA và đánh giá kiểu hình, kiểu gen. Tính trạng
% hạt lép biểu thị phân bố chuẩn (normal) (hình 2)
Quần thể mapping của tổ hợp lai

thể được sử dụng để giúp cho việc hồi giao được
cải tiến nhanh hơn, để có quần thể lập bản đồ thế
hệ BC
4
.
Bảng 5. Phân tích ANOVA ảnh hưởng đơn của RM3586 (quần thể BC
2
F
2
của AS996/Dular)
Biến số MS ngh. thức Df MS sai số DF F - RATIO F - PROB
X1 250.68 2 1.6825 307 148.99 0.000
X2 1558.5 2 689.81 307 2.26 0.104
X3 5337.4 2 197.62 307 27.01 0.000
X4 14.099 2 5.0692 307 2.78 0.062
X5 40.126 2 55.012 307 0.73 0.487
Ghi chú: X1: Điểm chống chịu nóng, X2: Chiều cao, X3: % hạt lép, X4: Khối lượng 1000 hạt, X5: Năng suất.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
175

Hình 4. Bản đồ QTL điều khiển tính trạng chịu nóng liên kết với RM3586
trên nhiễm sắc thể số 3, LOD ≥ 3,0
Bảng 6. ANOVA phân tích ảnh hưởng đơn của RM3586 (quần thể BC
2
F
2
của AS996/Dular)
Biến số MS ngh. thức Df MS sai số DF F - RATIO F - PROB
X1 250.68 2 1.6825 307 148.99 0.000
X2 1558.5 2 689.81 307 2.26 0.104

o
C. Tương quan giữa tỷ lệ hạt lép với
điểm chống chịu nóng chặt chẽ và cùng chiều. Có
3 QTL qui định điểm chống chịu nóng liên kết
chặt chẽ với những chỉ thị phân tử sau đây
RM3586, RM160 (nhiễm sắc thể 3); RM3735
(nhiễm sắc thể 4) giải thích được biến thiên kiểu
hình là 36,2; 17,1% và 32,6%, theo thứ tự. Một
QTL liên kết với chỉ thị RM310 trên nhiễm sắc
thể số 8 li
ên quan với sự kiện chống chịu nóng khi
lúa trỗ. Những QTLs được tìm thấy liên quan đến
số hạt chắc/bông định vị ở quãng giữa RM468 -
RM7076, RM241 - RM26212 trên nhiễm sắc thể
số 4, giải thích được 13,11% và 31,0% biến thiên
kiểu hình, theo thứ tự. Hai QTL liên quan đến tính
trạng hạt lép định vị tại loci RM554, RM3686
của nhiễm sắc thể số 3, giải th
ích được 25,0%
và 11,2% biến thiên kiểu hình, theo thứ tự; biểu
thị ảnh hưởng siêu trội làm tăng cường tính
chống chịu nóng. Một QTL liên quan đến khối
lượng 1.000 hạt định vị tại locus RM103 trên
nhiễm sắc thể số 6, giải thích được 30,6% biến
thiên kiểu hình. Một QTLs liên quan đến năng
suất định vị tại locus RM5749 trên nhiễm sắc
thể 4 giải thích được 10,8% biến thiên kiểu
hì
nh. Kết quả phân tích này là tiền đề giúp các
nhà chọn tạo giống lúa chống chịu nóng ứng

trên 12 nhiễm sắc thể; nhiệt độ ngày và đêm lúc trổ là 37 - 40
o
C và 27 - 29
o
C, theo thứ tự.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
177
Bảng 9. Phân tích QTL thông qua phương pháp SMA trong 310 cá thể của quần thể BC
2
F
2

trong OM5930/N22); LOD > 3,0
Marker NST Tính trạng
Số alen
trung bình/marker
F P R
2
(%) DPE
RM3586 3 4.150 ± 0.44 10,60 0.000 36,23 B
RM3735 4 5.40 ± 0.44 9,16 0.000 32.6 B
RM160 3 0.42 ± 0.44 4.25 0.004 17.1 A
RM310 8
Điểm chịu nóng
5.40 ± 0.44 3.73 0.011 28.0 A
RM25181 10 4.40 ± 0.44 3,80 0.014 15.33 A
RM167 11
Hạt chắc/bông
5.40 ± 0.44 3,19 0,010 13,11 A
RM554 3 4.40 ± 0.44 7,80 0,001 25,0 A


E theo Eberhart - Russel (1966): 67,4%,
năng suất (tấn/ha), nhiệt độ lúc trổ > 37
o
C
Giống
Năng suất trung bình
của 6 điểm
Xếp hạng Hệ số thích nghi b
i
Chỉ số ổn định S
2
di
OM8108 5,34 3 1,0078 1,0220
OM6707 5,68 1 0,8957 0,1781
OM10040 4,98 7 1,0334 - 0,0030
OM10375 3,37 15 1,0730 0,3541
TLR390 3,97 14 0,9630 0,4407
TLR391 5,20 5 1,1852 0,0400
OM10030 4, 03 10 1,3127 0,2597
TLR392 4,90 8 0,9455 0,1413
OM10037 - 3 4,99 6 0,8844 0,7961
OM10029 4,49 12 0,9550 0,1623
TLR393 4,65 11 1,1145 0,3558
TLR394 4,76 9 0,8845 0,3455
TLR395 5,25 4 0,8660 0,1654
TLR396 4,46 13 0,9788 0,1834
TLR397 5,56 2 0,9005 0,1561
F ** SE = 0.0603 SE = 0.0220


thứ tự. Hai QTL liên quan đến tính trạng
hạt lép
định vị tại loci RM554, RM3686 của nhiễm sắc
thể số 3, giải thích được 25,0% và 11,2% biến
thiên kiểu hình, theo thứ tự; biểu thị ảnh hưởng
siêu trội làm tăng cường tính chống chịu nóng.
Một QTL liên quan đến khối lượng 1.000 hạt
định vị tại locus RM103 trên nhiễm sắc thể số
6, giải thích được 30,6% biến thiên kiểu hình.
Một QTLs liên quan đến năng suất định vị tại
locus RM57
49 trên nhiễm sắc thể 4 giải thích
được 10,8% biến thiên kiểu hình
- Các giống OM6707, TLR397, OM8108,
TLR395 có năng suất cao và chống chịu nóng tốt,
năng suất ổn định, trừ OM8108; cần được tiếp
tục theo dõi.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Asaoka M, O Kazutoshi, H Fuwa (1985). Effect
of environmental temperature at the milky stage
on amylose content and fine structure of amylose
of rice (Oryza sativa L.). Agric Biol Chem, 49:
373 - 379.
2. Cục Trồng trọt (2008). Báo cáo kết quả thực hiện kế
hoạch phát triển trồng trọt năm 2008 và nhiệm vụ
năm 2009. Hội nghị tổng kết ngành nông nghiệp
năm 2008, Hà Nội,15 trang.
3. Ehlers JD, AE Hall (1998). Heat tolerance of
cowpea lines in short and long days. Filed Crops
Res.55.11 - 21.

responses for understanding diseases of protein
denaturation. Mol Cells 23:123 - 131.
12. Ko CB, YM Woo, DJ Lee, MC Lee, CS Kim (2007).
Enhanced tolerance to heat stress in transgenic
plants expressingthe GASA4 gene. Plant Physiology
and Biochemistry 45 (2007) 722 - 728
13. Lee DG, N Ahsan, SH Lee, KY Kang, JD Bahk, IJ
Lee, BH Lee. (2007). A proteomic approach in
analyzing heat - responsive proteins in rice leaves.
PROTEOMICS 7(18):3369 - 3383.
14. Lin SK, mc Chang, YG Tsai, HS Lur. (2005).
Proteomic analysis of the expression of proteins
related to rice quality during caryopsis development
and the effect of high temperature on expression.
PROTEOMICS 5(8):2140 - 2156.
15. Lin CJ, CY Li, SK Lin, FH Yang, JJ Huang, YH
Liu, HS Lur. (2010). Influence of High Temperature
during Grain Filling on the Accumulation of Storage
Proteins and Grain Quality in Rice (Oryza sativa L.).
Journal of Agricultural and Food Chemistry
58(19):10545 - 10552.
16. Maestri E, N Klueva, C Perrotta, M Gulli, HT
Nguyen, N Marmiroli (2002). Molecular gentics of
heat tolerance and heat shock proteins in cereals.
Plant Mol. Biol. 48, 667 - 681.
17. Morita S, JI Yonemaru, JI Takanashi (2005). Grain
growth and endosperm cell size under high night
temperatures in rice (Oryza sativa L.). Annals of
Botany, 95, 695 - 701.
18. Parsell DA, S Lindquist (1993). The Function of

Biochim Biophys Acta 2002, 15771 - 9.
25. Sung DY, F Kaplan, CL Guy. (2001). Plant Hsp70
molecular chaperones: protein structure, gene
family, expression and function. Physiol Plantarum
113:443 - 451.
26. Timperio AM, MG Egidi, L Zolla (2008).
Proteomics applied on plant abiotic stresses: Role of
heat shock proteins (HSP). Journal of Proteomics
2008, 71(4):391 - 411.
27. Trần Văn Đạt (2002). Tiến trình phát triển sản xuất
lúa gạo tại Việt Nam từ thời nguyên thuỷ đến hiện
đại. Nhà xuất bản Nông nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
315 trang.
28. Wahid A, S Gelani, M Ashraf, MR Foolad. 2007.
Heat tolerance in plants: An overview. Enviromental
and Experimental Botany 61. 199 - 223.
29. Wang W, B Vinocur, O Shoseyov, A Altman
(2004). Role of plant heat - shock proteins and
molecular chaperones in the abiotic stress response.
Trends in plant science 9(5):244 - 252.
30. Wu X, Y Shiroto, S Kishitani, Yukihiroto, Kinya
Yoriyama (2009). Enhanced heat and drought
tolerance in transgenic rice seedlings overexpressing
OsWRKY11 under the control of HSP101 promoter.
Plant Cell Rep (2009) 28:21 - 30.