BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VÕ THỊ MINH TUYỂN
PHÁT TRIỂN NGUỒN VẬT LIỆU MANG GEN KHÁNG
VI KHUẨN BẠC LÁ (XANTHOMONAS ORYZAE PV. ORYZAE)
PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHO CÁC
TỈNH PHÍA BẮC VIỆT NAM
Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số: 62620501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn: TS. Phạm Ngọc Lương
PGS.TS. Vũ Văn Liết

HÀ NỘI, 2012
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………

Viện Di truyền Nông nghiệp, các cán bộ, các bạn bè ñồng nghiệp trong bộ môn ðột
biến & Ưu thế lai và bộ môn Sinh học Phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp. Nhân
dịp này tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ quý báu ñó.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo Viện ðào tạo Sau ñại học, Khoa Nông học
và Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng - Trường ðại học Nông nghiệp Hà
Nội ñã tạo ñiều kiện giúp tôi hoàn thành tốt các mục tiêu nghiên cứu và mọi thủ tục
ñể có thể hoàn thành luận án này.
Tôi rất biết ơn những người thân trong gia ñình tôi ñã luôn bên tôi, quan tâm
và tạo ñiều kiện tốt cho tôi học tập và nghiên cứu.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ quý báu của các tập thể và
cá nhân ñã dành cho tôi.

Tác giả
Võ Thị Minh Tuyển
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
iii

MỤC LỤC Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục chữ viết tắt vi
Danh mục bảng vii
Danh mục hình ix
MỞ ðẦU 1

mang gen kháng bệnh bạc lá: xa5, Xa7, Xa21 và chọn lọc các dòng
lúa triển vọng 39
2.2.4 Xác ñịnh dòng triển vọng kháng bệnh bạc lá lúa phục vụ cho sản xuất 40
2.3 Phương pháp nghiên cứu 40
2.3.1 Thí nghiệm ñánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng giống lúa 40
2.3.2 Phương pháp chỉ thị phân tử 41
2.3.3 Phương pháp lây bệnh nhân tạo 42
2.3.4 Phương pháp lai 44
2.3.5 Nuôi cấy bao phấn con lai ñã ñược chuyển gen 45
2.3.6 ðánh giá dòng ñơn bội kép. 47
2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 47
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48
3.1 ðánh giá nguồn vật liệu khởi ñầu và xác ñịnh các chỉ thị phân tử liên
kết gen kháng bệnh bạc lá 48
3.1.1 ðánh giá và xác ñịnh vật liệu cho gen kháng sử dụng trong thí nghiệm 48
3.1.2 ðánh giá, chọn lọc và xác ñịnh nguồn vật liệu nhận gen sử dụng
trong nghiên cứu. 49
3.1.3 Xác ñịnh các chỉ thị phân tử liên kết chặt với các gen kháng vi
khuẩn bạc lá xa5, Xa7, Xa21 ñể sử dụng trong chọn giống lúa
kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử 52
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
v

3.2 Chọn lọc con lai bằng chỉ thị phân tử, xác ñịnh các cá thể lai mang gen
kháng vi khuẩn bạc lá ñưa vào nuôi cấy bao phấn lúa tạo dòng ñơn bội kép 56
3.2.1 Chọn lọc các cá thể lai mang gen kháng xa5, Xa7 - Sơ ñồ lai 1 56
3.2.2 Chọn lọc các cá thể lai ở các thế hệ BC
1
F
1

2 ðề nghị 105
Danh mục các công trình ñã công bố có liên quan ñến luận án 106
Tài liệu tham khảo 107
Phụ lục 122
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ
ADN Axit dezoxyribonucleic
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism
BC Lai trở lại (Backcross)
bp Base pair (cặp nucleotide)
CAPs Cleaved Amplification Polymorphisms
cM Centimorgan (ñơn vị chiều dài bản ñồ di truyền)
CTPT Chỉ thị phân tử
DH Dòng ñơn bội kép (Double haploid )
DTV Dòng triển vọng
DVL Dòng vật liệu
FAO Tổ chức Nông lương của liên hợp quốc
IGC Uỷ ban Ngũ cốc quốc tế
IRRI Viện nghiên cứu lúa quốc tế (International rice research institute)
Is Isolate (chủng vi khuẩn)
MAS chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (-Assisted Selection)
MS Murashige & Skoog
NILs Những dòng tương ñồng gen (Nearly isogenic lines)
NST Nhiễm sắc thể
Nu Nucleotit
N6 Chu's N6
PCR Polymerase Chain Reaction

1
F
1

mang 2 gen kháng (Vụ mùa 2008) 62
3.8 Kết quả ñánh giá kiểu hình kháng, nhiễm của các cá thể lai BC2F1 mang
gen kháng bệnh bạc lá (tổ hợp lai MT x IRBB62) - Vụ xuân 2009 64
3.9 ðánh giá ñặc ñiểm nông - sinh học chính của các cá thể lai BC
2
F
1
(tổ
hợp lai MT x IRBB62) mang 2 gen kháng vi khuẩn bạc lá Xa7, Xa21
(Vụ xuân 2009) 65
3.10 Kết quả ñánh giá kiểu hình kháng, nhiễm của các dòng BC
3
F
1
(tổ hợp
lai MT x IRBB62) - Vụ mùa 2009 67
3.11 Kết quả chọn các cá thể lai mang gen kháng bệnh bạc lá theo sơ ñồ lai 2 68
3.12 Kết quả nuôi cấy bao phấn các cá thể lai mang gen kháng vi khuẩn
bạc lá 69
3.13 Số liệu về cây xanh tái sinh thu ñược 73
3.14 Phản ứng của các dòng ñơn bội kép (MT5 và MT7) mang gen kháng
bệnh với các chủng bạc lá - vụ mùa 2007 76
3.15 Phản ứng của các dòng ñơn bội kép (MT5/7) mang gen kháng với các
chủng bạc lá khác nhau - Vụ mùa 2008 79
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
viii

3.33 Khả năng chống chịu của giống lúa DT45 và DT47 103
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
ix
DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.1 Bệnh bạc lá lúa 8
3.1 Biểu ñồ thể hiện tính kháng của các dòng lúa mang gen kháng vi
khuẩn bạc lá 48
3.2 Phản ứng của các dòng vật liệu khi lây nhiễm nhân tạo 52
3.3 ða hình của chỉ thị RM6320 liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc lá
xa5, giữa dòng cho và nhận gen kháng 53
3.4 Không ña hình của chỉ thị RG556 liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc
lá xa5, giữa dòng cho và nhận gen kháng 53
3.5 ða hình của chỉ thị liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc lá Xa7, giữa
dòng cho và nhận gen kháng 54
3.6 Không ña hình của chỉ thị liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc lá Xa7,
giữa dòng cho và nhận gen kháng 54
3.7 ða hình của chỉ thị liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc lá Xa21, giữa
dòng cho và nhận gen kháng 54
3.8 Không ña hình của chỉ thị liên kết với gen kháng vi khuẩn bạc lá
Xa21, giữa dòng cho và nhận gen kháng 54
3.9 Xác ñịnh các cá thể lai F5/7 mang gen kháng xa5 và Xa7 57
3.10 Xác ñịnh các cá thể lai BC
1
F
1
mang gen kháng Xa7 và Xa21 60
3.11 Xác ñịnh các cá thể lai BC

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
1

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài
Việt Nam những năm gần ñây tốc ñộ tăng dân số bình quân 1 triệu người/
năm, nhưng trái lại, diện tích ñất trồng lúa ñể cung cấp lương thực chính lại giảm
trung bình 58.700 ha/ năm. So với năm 2001 diện tích canh tác lúa giảm 325.000
ha. Vì vậy thâm canh tăng năng suất lúa là giải pháp quan trọng ñể ñáp ứng nhu cầu
lương thực cho người dân. Nhiễm sâu bệnh là một trở ngại của thâm canh lúa, ñặc
biệt bệnh bạc lá (Xanthomonas oryzae pv. oryzae ). Bệnh bạc lá là một trong những
bệnh gây hại nguy hiểm nhất ảnh hưởng ñến năng suất lúa. Bệnh này ñã làm giảm
năng suất lúa từ 20-30% có khi tới 50% thậm chí 80-90% (Deng et al, 2006) [52].
Thời gian gần ñây, bệnh bạc lá ñã bùng phát trở lại ở Việt Nam và gây nhiều thiệt
hại cho sản xuất lúa ở nước ta. Hiện nay, biện pháp phòng trừ chính ñược dùng rộng
rãi ở tất cả các vùng trồng lúa là biện pháp sử dụng thuốc hóa học. Tuy nhiên vẫn
chưa có thuốc ñặc hiệu, hơn nữa việc lạm dụng thuốc hóa học trong phòng trừ dịch
hại ñã gây ra những nguy hại mới ñối với môi trường sống, phá vỡ sự cân bằng sinh
thái, gây ô nhiễm môi trường và tác ñộng tới sức khỏe cộng ñồng.
Vi khuẩn bạc lá Xanthomonas oryzae pv. oryzae rất ña dạng về số chủng.
ðối với mỗi vùng sinh thái và vào những thời ñiểm khác nhau trong năm, tùy thuộc
vào ñiều kiện khí hậu và các yếu tố khác, thành phần cũng như cấu trúc của quần
thể vi khuẩn biến ñộng khác nhau. Nhật Bản phát hiện thấy có 12 chủng, ở
Philippine có 6 chủng, Ấn ðộ có 9 chủng, ở Việt Nam số chủng bạc lá ñã lên ñến
con số 15 (Bùi Trọng Thủy và cộng sự, 2008) [15].
Với những thành tựu ñạt ñược trong việc phát hiện và xác ñịnh các gen kháng vi
khuẩn bạc lá ñã ñặt nền tảng cho những thành công trong công tác chọn tạo giống
kháng bệnh. Hiện nay, khoảng 35 gen kháng vi khuẩn bạc lá ñã ñược tìm ra trên các
giống lúa dại, lúa trồng hoặc ñược tạo ra do sự thay ñổi di truyền. Các gen kháng vi

cho sản xuất
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
* Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp nguồn vật liệu mới mang gen kháng vi khuẩn bạc lá làm vật liệu
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
3

cho chọn tạo giống lúa thuần, lúa lai kháng bệnh bạc lá.
- Thiết lập quy trình chọn giống lúa kháng bạc lá bằng phương pháp lai
truyền thống kết hợp với chỉ thị phân tử và nuôi cấy bao phấn.
- Sử dụng dòng ñã ñược quy tụ nhiều gen kháng bệnh bạc lá làm vật liệu cho
gen trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bằng chỉ thị phân tử mang lại
hiệu quả cao hơn sử dụng dòng NILs mang ñơn gen kháng bệnh bạc lá.
* Ý nghĩa thực tiễn
Công nhận sản xuất thử giống lúa DT 45 ñưa ra sản xuất, giống lúa DT 47 có
triển vọng giới thiệu cho sản xuất.
4 Những ñóng góp mới của luận án
4.1. Sử dụng ñồng bộ phương pháp lai tạo truyền thống, chỉ thị phân tử và nuôi cấy
bao phấn lúa ñể tạo các vật liệu khởi ñầu mang gen kháng vi khuẩn bạc lá.
4.2. ðã tạo ñược 54 dòng vật khởi ñầu mang 1-2 gen kháng vi khuẩn bạc lá.
4.3. ðã ñóng góp một số dòng lúa phục vụ sản xuất trong ñó có giống lúa DT45
(mang gen kháng xa5) ñược công nhận sản xuất thử, giống lúa DT47 (mang gen
kháng Xa7) ñã khảo nghiệm 3 vụ có triển vọng.
5 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu
5.1 ðối tượng nghiên cứu: 6 giống lúa ñang phổ biến rộng trong sản xuất và 18
dòng lúa mang các gen kháng bệnh bạc lá của Viện nghiên cứu Lúa quốc tế IRRI.
5.2 Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu chọn tạo nguồn vật liệu mang gen kháng bệnh bạc lá phục vụ cho
công tác chọn tạo giống lúa ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam bằng kết hợp phương
pháp lai, chỉ thị phân tử, nuôi cấy bao phấn lúa và lây nhiễm bệnh nhân tạo.

Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, trong giai ñoạn 2007-2017, các nước sản xuất gạo ở châu
Á sẽ tiếp tục là nguồn xuất khẩu gạo chính của thế giới, bao gồm Thái Lan, Việt
Nam, Ấn ðộ. Riêng xuất khẩu gạo của hai nước Thái Lan và Việt Nam sẽ chiếm
khoảng nửa tổng lượng gạo xuất khẩu của thế giới. Một số nước khác cũng sẽ ñóng
góp giúp tăng sản lượng gạo thế giới như: Ấn ðộ, các tiểu vùng Sahara Châu Phi,
Bangladesh, Philippines, Brazil.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
5

Năm 1960, năng suất lúa bình quân trên thế giới là 1,04 tấn/ha. ðến năm
2008, năng suất lúa thế giới bình quân ñạt 4,25 tấn/ha. Nước sản xuất lúa ñạt năng
suất cao nhất là Uruguay 8,01 tấn/ha, kế ñến là Mỹ: 7,68 tấn/ha và Peru: 7,36
tấn/ha. Trong khi ñó nước có sản lượng cao nhất là Trung Quốc, năng suất chỉ ñạt
6,61 tấn/ha và Việt Nam sản lượng ñứng thứ năm, năng suất ñạt 4,88 tấn/ha. Nếu
năng suất lúa Việt Nam phấn ñấu bằng với Uruguay thì sản lượng sẽ tăng gần gấp
ñôi hiện nay. Sản lượng lúa trên thế giới năm 2008 là 661.811 triệu tấn (Tạp chí
STINFO, 2010) [12].
1.1.2 Sản xuất lúa ở Việt Nam
Nghề trồng lúa ở Việt Nam có lịch sử lâu ñời nhất so với nghề trồng lúa ở
các nước châu Á. Theo các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn ðộ, Việt Nam , cây
lúa ñã có mặt từ 3000 - 2000 năm trước công nguyên. Việt Nam có hai vùng trồng
lúa chính là ñồng bằng Sông Hồng ở phía bắc và ñồng bằng Sông Cửu Long ở miền
Nam. Hàng năm sản lượng của cả nước ñạt 33-34 triệu tấn thóc, trong ñó chỉ sử
dụng khoảng 8 triệu tấn (tương ñương 4 triệu tấn gạo sau khi xay xát) cho xuất
khẩu, còn lại là tiêu thụ trong nước và bổ sung dự trữ quốc gia.
Ở miền Bắc một năm có hai vụ lúa chính: vụ chiêm và vụ mùa.
Ở miền Nam, nông dân trồng ba vụ một năm: vụ ñông xuân (có sản lượng
cao nhất và thóc cũng ñạt chất lượng tốt nhất cho xuất khẩu), vụ hè thu và vụ ba.
Trước năm 1945, diện tích trồng lúa ở 2 ñồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ là 1,8
triệu và 2,7 triệu ha với năng suất bình quân 13 tạ/ ha và sản lượng thóc tương ứng

tiên ñịnh nghĩa là Bacterium oryzay Ishiyama, năm 1939 Dowson ñổi tên là
Xanthomonas oryzae (Ishiyama) Dowson, năm 1978 Dye ñặt tên là X.campestris
pv. oryzae (Ishiyama) Dye; Năm 1990 Swings phục hồi lại tên Xanthomonas
oryzae. Vi khuẩn gây bệnh bạc lá là Xanthomonas oryzae pv. oryzae, viết tắt là Xoo
(David et al, 2006) [51], (Swings et al, 1990) [105].
1.2.1 Những nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa
Bệnh bạc lá lúa ñược phát hiện ñầu tiên tại Nhật bản vào khoảng năm 1884-
1885. Sau ñó Takashi (1908) và Bokusha (1911) ñã nghiên cứu và phân lập thành
công vi khuẩn và tiến hành lây bệnh nhân tạo bằng vi khuẩn phân lập. Tiếp sau
Nhật Bản, một loạt các nước ñã thông báo về bệnh bạc lá ở nước mình. Ở Việt
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
7

Nam, bệnh bạc lá ñã ñược phát hiện từ lâu trên các giống lúa mùa cũ, ñặc biệt từ
năm 1965-1966 trở lại ñây, bệnh thường xuyên phá hoại một cách nghiêm trọng ở
các vùng trồng lúa, trên các giống nhập nội có năng suất cao cấy trong vụ Chiêm
Xuân và ñặc biệt ở vụ Mùa (Lê Lương Tề và cộng sự, 2007) [13].
* Mức ñộ tác hại của bệnh phụ
thuộc vào giống, thời kỳ bị bệnh của cây
sớm hay muộn và mức ñộ bị bệnh nặng
hay nhẹ. Các nghiên cứu về mức ñộ thiệt
hại chỉ ra rằng, thiệt hại về năng suất
biến ñộng rất rộng tùy thuộc vào giai
ñoạn bị nhiễm bệnh, tính ñộc của từng
chủng vi khuẩn, mức ñộ nhiễm của
giống, ñiều kiện thời tiết và môi trường
khi bệnh diễn ra, biến ñộng từ 20-30%
có khi tới 50% thậm chí 80-90% (Deng
et al, 2006) [52].
* Triệu chứng ñiển hình của bệnh

Xanthomonas oryzae thuộc chi Xanthomonas, họ Pseusomonadaceae, bộ
Eubacteriales, lớp Schizomycetes (Eubacteria).
Trong những năm gần ñây, phân loại vi khuẩn hiện ñại dựa trên các nghiên cứu
và phân tích trực tiếp cấu trúc ADN. Các cá thể, các isolate khác nhau nhưng cùng một
loài sẽ có cấu trúc di truyền tương tự nhau. Các nghiên cứu ñã chỉ ra rằng, hàm lượng
các nucleotit (nu) G+C ñặc trưng cho mỗi loài và ñược sử dụng làm 1 trong những chỉ
tiêu phân loại. Theo ñó, các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng G+C của
những loài trong chi Erwinia là 50 - 54%; Corynebacterium: 54 - 55%; Pseudomonas:
58 - 63%; còn ở Xanthomonas là 63 - 69% (Lê Lương Tề, 2007) [13].
1.2.2.2 ðặc ñiểm hình thái, ñặc ñiểm hoá sinh
Vi khuẩn Xanthomonas orryzae pv. oryzae có dạng hình gậy, hai ñầu hơi
tròn, có một lông roi ở một ñầu, 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 NH
3
, indol, nhưng
tạo H
2
S, tạo khí nhưng không tạo axit trong môi trường có ñường. Nhiệt ñộ thích
hợp cho vi khuẩn sinh trưởng là từ 26 - 30
o
C, nhiệt ñộ tối thiểu 0 - 5
o
C, nhiệt ñộ
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 (Lê Lương Tề và cộng sự, 2007) [13].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………

một thành viên của họ gen avrBs3 (Yang et al, 2004) [35], (Chen et al, 2008) [97].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
10

AvrXa7 có ñặc trưng là chứa trình tự lặp ở vùng trung tâm. ðoạn sợi kép của AvrXa7
rất giàu trình tự T. Nếu xảy ra ñột biến ở vùng kết thúc có chứa trình tự CCC thì
AvrXa7 sẽ trở thành avrXa7 (tức là gen gây ñộc). AvrXa21 muốn hoạt ñộng ñược ñòi
hỏi sự có mặt của các gen raxA, raxB, raxC, những gen mã hoá cho các thành phần của
hệ thống bài tiết. Trong khi ñó với loài Xanthomonas campestris pv.campestris thì
AvrXa21 chỉ hoạt ñộng khi có gen raxA và raxST, mã hoá ra enzym sulfotransferase.
Sự biểu hiện của các gen rax lại phụ thuộc vào mật ñộ chủng quần cũng như các gen
rax chức năng khác (Pandey et al, 2010) [24], (Lee et al, 2008) [95].
1.2.2.4 Các chủng sinh lý
Vi khuẩn bạc lá rất phong phú và ña dạng về thành phần chủng. Các
nghiên cứu ñể phân chia thành các chủng sinh lý ñều dựa trên ñộc tính gây bệnh
của chúng trên các giống lúa khác nhau. Tuy nhiên, mỗi quốc gia lại gieo trồng
các giống khác nhau vì thế ñể phân nhóm và so sánh các chủng sinh lý giữa các
quốc gia, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) và Nhật
Bản xây dựng nên hệ thống các dòng lúa phục vụ cho mục ñích trên (Anjali et al,
2007) [26]. Hệ thống này bao gồm các dòng NILs ñược tạo ra dựa vào việc lai
chuyển các gen kháng vào nền gen của 3 giống IR24, Toyonishiki và Milyang 23
(Yang et al, 2004 [35].
Ở Nhật, có rất nhiều hệ thống phân loại nhóm chủng, nhưng theo hệ thống
của Noda and Ohuchi năm 1989 thì các chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.
oryzae phân thành 12 nhóm dựa vào khả năng gây bệnh trên các giống lúa khác
nhau Philippin có sáu nhóm (nhóm I – nhóm VI), Ấn ñộ có 9 nhóm (Swamy et
al, 2006) [91].
Ở Việt Nam, nghiên cứu thành phần chủng vi khuẩn cũng ñã ñược tác giả Lê
Lương Tề và Tạ Minh Sơn thực hiện năm 1987, dựa trên 8 dòng chỉ thị mang các
gen kháng Xa2; Xa3; Xa4; xa5; Xa7; Xa10; Xa11; Xa14. Các tác giả phân các

Sau Flor, một số nhà khoa học ñã nghiên cứu về vấn ñề này trên một số ñối
tượng khác và thấy rằng thuyết “gen ñối gen” này ñúng trong nhiều trường hợp. Từ
ñó giúp ta ñưa ra một số nhận ñịnh sau về mối quan hệ ký sinh – ký chủ:
- Cứ mỗi một gen kháng dọc ở cây ký chủ (có 1 gen kháng) thì có một gen
ñộc tương ứng ở ký sinh có khả năng vượt qua gen kháng ñó ñể lây nhiễm.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
12

- Chủng ký sinh nào chỉ có thể nhiễm trên cây ký chủ không có gen kháng là
chủng ký sinh không có gen ñộc; ngược lại, giống nào mà bị nhiễm bởi bất kỳ
chủng nào trong quần thể ký sinh ñó là giống không có gen kháng hay còn gọi là
giống nhiễm chuẩn.
- Chủng ký sinh nào có thể nhiễm trên tất cả các loài ký chủ thì nó là chủng
có tất cả các gen ñộc của loài ký sinh ñó và là chủng ñộc nhất tại thời ñiểm ñó;
giống ký chủ nào chỉ bị nhiễm bởi một chủng ký sinh duy nhất trong quần thể ký
sinh ấy sẽ là giống có ñầy ñủ các gen kháng hiện có mặt cũng tại thời ñiểm ñó.
Trong cuộc ñấu tranh ñồng tiến hóa này, cây trồng luôn tìm cách chống lại
sự xâm nhiễm của ký sinh, còn ký sinh thì luôn biến ñổi vượt qua hàng rào bảo vệ
ñó ñể có thể gây bệnh. Quá trình biến ñổi, thích ứng trong mối quan hệ giữa ký sinh
– ký chủ luôn luôn diễn ra trong tự nhiên và không bao giờ ngừng nghỉ (David,
2006) [51].
1.2.3 Các gen kháng bệnh bạc lá lúa
Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá lúa ñược
thực hiện tại Nhật Bản vào ñầu thập kỷ 60 (Wu et al, 2008) [117]. Cho ñến những
năm 80 của thế kỷ XX, Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế ñã xác ñịnh bản chất di
truyền tính kháng bệnh là do gen quy ñịnh. ðiều này ñược khẳng ñịnh chắc chắn
nhờ vào những nghiên cứu của các nhà khoa học cùng những kỹ thuật hiện ñại.
Những gen kháng chủ lực từ nhiều nguồn tài nguyên di truyền ñã ñược xác ñịnh
(Singh et al, 2007) [98]. Cho ñến nay (năm 2011), có 35 gen (ñược ký hiệu theo thứ
tự lần lượt từ Xa1 ñến Xa35) ñiều khiển tính kháng bệnh bạc lá ở lúa ñược công

(Xa3, Xa4, Xa10, Xa21, Xa22t, Xa23, Xa26(t), Xa32(t) và Xa35 (Arif et al, 2008)
[27], (Wang et al, 2003) [49] nhiễm sắc thể 12 có gen (Xa25t, xa32) (Chen et al,
2000) [40]. Hiện nay ở nhiễm sắc thể 3, 9, 10 chưa phát hiện gen kháng bệnh bạc lá.
Cho ñến nay ñã có 6 gen kháng vi khuẩn bạc lá ñược lập bản ñồ vật lý
(physical mapping) ñồng thời ñược phân lập, tách dòng trên cơ sở bản ñồ (map-
based cloning) và xác ñịnh rõ chức năng gen. ðó là các gen (liệt kê theo thứ tự thời
gian) Xa21, Xa1, Xa26, xa5, Xa27 và xa13 (Gu et al, 2005) [59], (Sun et al, 2004)
[103], (Yoshimura et al, 1998) [124].
Nhà khoa học người Nhật Bản Sakaguchi (1967) là người ñầu tiên phát hiện ra
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………
14

2 gen kháng vi khuẩn bạc lá Xa1 và Xa2. Gen Xa4 ñược các tác giả Trung Quốc lập
bản ñồ trên nhiễm sắc thể số 11 (Wang et al, 2000) [114]. Qua nhiều nghiên cứu các
nhà khoa học ñã ñưa ra kết luận: Các gen xa5, Xa7, Xa21 là các gen kháng hữu hiệu có
thể kháng ñược với nhiều chủng bạc lá khác nhau trên thế giới hiện nay (Lang et al,
2008) [72].
Gen kháng vi khuẩn bạc lá xa5 là một gen lặn, nằm trên nhiễm sắc thể số
5. ðể lập bản ñồ phân giải cao cho gen này, các nhà khoa học ñã tiến hành sàng
lọc quần thể F2 bao gồm 1016 cá thể từ tổ hợp lai giữa dòng NILs mang gen xa5
với dòng mẹ tái tục (recurrent parent line). Gen xa5 ñược ñịnh vị giữa 2 chỉ thị
RS7 và RM611 cách nhau 0,5 cM, trải dài trên 1 ñoạn ADN có kích thước 70 kb
với 11 khung ñọc mở (Blair et al, 2003) [36]. Các nghiên cứu tiếp theo cho thấy
gen xa5 mang chức năng của 1 yếu tố phiên mã. Cụ thể, nó mã hoá cho 1 tiểu
ñơn vị gamma của yếu tố phiên mã IIA. Như vậy tính kháng của gen xa5 không
tuân theo cơ chế của một gen kháng ñiển hình. Giải trình tự ADN của gen xa5
cho thấy giữa alen trội và alen lặn chỉ có sự khác biệt bởi 2 nucleotide dẫn tới sự
thay ñổi 1 axit amin (Iyer and McCouch, 2004).
Gen Xa7 ñược phát hiện từ giống lúa DV85 của Viện Lúa Quốc tế IRRI và
ñược ñịnh vị trên nhiễm sắc thể số 6, sau ñó ñược lập bản ñồ trên cơ sở tổ hợp lai