Khả năng chống bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae) bắc Việt Nam và đặc điểm nông sinh học một số dòng lúa chứa gen chống bệnh pdf

Khả năng chống bệnh đạo ôn Pyricularia oryzae Bắc Việt Nam và đặc điểm nông sinh học một số dòng lúa chứa gen chống bệnh Resistance to blast disease of northern Vietnam and some agrono

Khả năng chống bệnh đạo ôn ( Pyricularia oryzae) Bắc Việt Nam

và đặc điểm nông sinh học một số dòng lúa chứa gen chống bệnh

Resistance to blast disease of northern Vietnam and some agronomic

characteristics of rice lines containing different resistant genes

Summary Resistance and some important agronomic characteristics of 24 rice lines containing the different resistant genes to blast disease were investigated by artifically innoculation using 4 isolates from Yenbai and Hanam provinces of Northern Vietnam Eight lines

containing Pi- k s , Pi-k, Pi-z, Piz-5, Pi 1, Pi 3 and Pi 5(t) genes were identified with high resistance to all 4 used isolates Other genes, Pi-i, Pi-k p , Pi-z t , Pi-ta, Pi-t, Pi sh, Pi 7(t), Pi

9 (t) and Pi 19(t) could resist to the three isolates Isolate 45 showed strong virulence to

the rice lines with low resistant/succeptable ratio(14R/10S) Rice line, manely, IRBLz-Fu containing Pi-z gene showed strong resistance to the blast disease, good agronomic characteristics and high yield of 6.0 tons/ha

Keywords : Blast disease, resistant gene, isolate, virulence

Bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia

oryzae gây ra, là một trong những bệnh hại

quan trọng ở các nước trồng lúa trên thế

giới (Ou,1985) Trong những năm gần đây

bệnh phát sinh mạnh và phá hại nghiêm

trọng ở nhiều nơi của miền Bắc nước ta Để

phòng trừ bệnh này có rất nhiều biện pháp

khác nhau như: canh tác, hoá học và chọn

tạo giống chống bệnh, trong đó việc phát

triển và tạo ra giống chống bệnh được coi là

có hiệu quả kinh tế nhất, không gây ô

nhiễm môi trường và tạo ra nông sản sạch

Một trong những đặc điểm cơ bản của nấm

bệnh đạo ôn là tồn tại rất nhiều chủng khác

nhau, trên thế giới đã phát hiện có 256

chủng (Veeraraghavan, 1975) Mỗi vùng

sinh thái, tồn tại một số chủng nhất định và

có mức độ gây hại khác nhau Tương ứng

với các chủng, có những gen chống khác

nhau, hiện đã tìm thấy có tới 30 locus gen

chống bệnh (Zheng et al, 1995) Mỗi gen

chống được một hoặc một số chủng nhất

định Có gen chống rất mạnh đối với chủng

này nhưng lại bị nhiễm rất năng đối với

chủng khác Để chọn tạo giống chống bệnh

thành công, trước hết phải có nguồn gen chống, sau đó phải xác định được gen chống được chủng đang tồn tại ở vùng mà giống đó sẽ phổ biến rồi đưa gen đó vào giống mới Trong khuôn khổ Dự án JICA giữa Chính phủ Nhật Bản-Việt Nam và Trường Đại học Nông nghiệp I, chúng tôi đã nhận được một tập đoàn gồm 24 dòng giống lúa, chứa các gen chống bệnh đạo ôn khác nhau Để sử dụng nguồn gen này trong công tác chọn tạo giống chống bệnh đạo ôn ở Việt Nam, chúng tôi đã tiến hành thu thập, phân lập chủng, rồi lây nhiễm nhân tạo để xác

định gen nào chống được các chủng của Việt Nam, đồng thời khảo sát đặc điểm nông sinh học của các dòng giống

nghiên cứu

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu tham gia thí nghiệm gồm 24 dòng giống lúa chứa các gen chống bệnh khác nhau do Viện lúa quốc tế IRRI cung cấp, giống đối chứng nhiễm bệnh là Nếp 352 (bảng 1) 4 chủng phân lập (isolate) nấm bệnh đạo ôn sử dụng trong lây nhiễm nhân

tạo, được nuôi cấy và phân lập theo phương

pháp đơn bào tử từ 4 giống lúa nhiễm bệnh

trồng ở 2 tỉnh Hà Nam và Yên bái ở tỉnh

Hà Nam gồm 3 chủng: isolate 45 từ giống

Q5; isolate 48 từ giống nếp thơm và isolate

50 từ giống C70; ở tỉnh Yên Bái có chủng isolate YB phân lập từ lúa lai 2 dòng Bồi tạp

Sơn thanh

Bảng 1 Danh sách các dòng tham gia thí nghiệm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Cách phân lập nấm bệnh : Mẫu lá bệnh

được cắt thành mẩu rộng 1,0 x 0,5 cm , rửa

sạch bụi bẩn bằng nước cất vô trùng, rồi

khử trùng đầu tiên bằng cách ngâm trong

cồn 700 khoảng 15-30 giây sau đó ngâm

trong dung dịch HgCl2 0,1% trong 2 - 3

giây, rửa sạch 3 lần bằng nước cất vô trùng

rồi đặt mẫu vào đĩa petri giữ ẩm để nấm

mọc tự nhiên Sau khi nấm mọc trên lá

bệnh và hình thành bào tử, tiến hành phân

lập Dùng que cấy vô trùng quệt lên bề mặt

mô bệnh sau đó quệt nhẹ sang môi trường

WA (gồm nước cất và agar) rồi đưa lên kính

hiển vi quan sát, dùng kim lấy bào tử, lấy

chính xác một bào tử hình thoi hoặc hình

nụ sen, chuyển sang môi trường nuôi cấy

mới là môi trường KD chứa cám gạo để

nuôi cấy Sau đó đặt vào tủ định ôn có

nhiệt độ 280C, chu kỳ chiếu sáng/tối là 8/14

giờ, khoảng 22 ngày sau, tuỳ theo khả năng

phát triển của các isolate khác nhau mà

chúng ta có thể đem rửa lấy sợi nấm và cấy

chuyển sang buồng sinh bào tử Cách pha

môi trường WA như sau: Lấy 20 gam agar

cho vào một lít nước cất vô trùng, đun sôi

để hoà tan rồi bỏ vào nồi hấp khử trùng, hấp

ở nhiệt độ 1210C trong thời gian 20 phút, đổ

ra đĩa petri, mỗi đĩa 2 ml, để nguội trước khi dùng Môi trường KD: Thành phần gồm:

đường saccaroza 20g, khoai tây 200g, bột hạt đậu tương 10g, lá lúa tươi phơi khô 200g, cám gạo 20g và 20 g agar trong 1 lít môi trường Cách pha chế : Cho cám gạo vào 200 ml nước, đun sôi 30 phút, đem lọc qua 4 lớp vải màn lấy phần nước lọc Dùng 800ml nước còn lại cho lượng khoai tây,

đậu tương và lá lúa đã cắt nhỏ, đem đun sôi

30 phút, sau đó lọc lấy nước vào bình tam giác trong có chứa dịch chiết cám gạo Đổ lượng agar vào dung dịch đã nguội trong bình, khuấy đều bằng máy khuấy rồi đun sôi để hoà tan agar Kết thúc tất cả các công

đoạn cho toàn bộ môi trường vào nồi hấp khử trùng ở nhiệt độ 1210C trong 20 phút

2.3 Phương pháp lây nhiễm nhân tạo

ở thí nghiệm này chúng tôi sử dụng phương pháp phun dịch bào tử vào khay mạ sau gieo 20-22 ngày thường có từ 3 - 4 lá thật Rửa

đĩa petri nuôi nấm để lấy bào tử bằng nước

cất vô trùng, bổ sung thêm vài giọt Tween

20 để tăng khả năng bám dính các bào tử

lên lá mạ, sau đó lấy một giọt dung dịch

bào tử đưa lên lamen, quan sát dưới kính

hiển vi (pha loãng nếu cần thiết) để sao cho

có khoảng 50 bào tử trên một quang trường

kính hiển vi, tương đương với 105 bào tử

trên 1ml dung dịch Sử dụng bình phun có

áp lực khoảng 3 atm/cm2 để phun cho mạ

Đặt các khay mạ trong tủ lây nhiễm ở nhà

lưới, phủ bao tải ẩm hoặc phun giữ ẩm

thường xuyên trong khoảng 16-24 h và giữ

nhiệt độ khoảng 24-260C trong 6 ngày

Thang điểm đánh giá theo Kato (1993): Cấp

0 không có vết bệnh, kháng cao (HR); cấp 1

vết bệnh là một chấm nhỏ bằng đầu kim,

kháng (R); cấp 2 vết bệnh to hơn màu nâu

nhạt đến nâu tối, kháng (R), cấp 3 vết bệnh

to hơn và có màu xám ở giữa, nhiễm (S); cấp

4 vết bệnh đặc trưng hình thoi, nhiễm nặng

(HS) Cấp kháng từ cấp 0 (kháng cao, HR)

đến cấp 2 (kháng, R); cấp nhiễm từ 3

(nhiễm, S), cấp 4 (nhiễm nặng, HS)

Nghiên cứu các chỉ tiêu nông sinh học

ngoài đồng theo phương pháp khảo sát tập

đoàn và đánh giá giống theo thang điểm của

IRRI năm 1996

3.1 Đánh giá khả năng chống bệnh đạo

ôn

Để phục vụ cho công tác chọn giống

chống bệnh thì việc đầu tiên là xác định

được khả năng chống lại các chủng bệnh

của các gen chống để biết gen nào chống

được chủng nào, và chống được bao nhiêu

chủng Từ đó có kế hoạch sử dụng trong

các chương trình chọn tạo giống Để đánh

giá tính chống bệnh của từng gen khác

nhau chúng tôi đã tiến hành lây nhiễm

nhân tạo dùng 4 Isolate thu thập trên các

giống nhiễm ở các địa phương khác nhau

Kết quả lây nhiễm và đánh giá được trình

bầy bảng 2 Trong số 24 dòng đánh giá thì

có 8 dòng chống được tất cả 4 isolate , đó

là các dòng số 4 chứa gen (Pi- k s ), số 5

chứa gen ( Pi- k s ), số 6 chứa gen ( Pi- k), số

9 chứa gen (Pi- z), số 10 chứa gen (Piz-5),

số 18 chứa gen (Pi 1), số 19 chứa gen (Pi 3), số 20 chứa gen (Pi 5(t)) Trong khi đó

giống đối chứng Nếp 352 bị nhiễm nặng bởi tất cả 4 isolate Có 10 dòng chống được

3 isolate lây nhiễm đó là các dòng số 3, 7,

11, 12, 15, 16, 17, 21, 22 và 24 Có 3 dòng giống chống được 2 isolate lây nhiễm đó là các dòng số 23, 14, 8 và có 2 dòng chỉ chống được 1 isolate lây nhiễm Như vậy các gen khác nhau thì khả năng chống các chủng bệnh đạo ôn cũng khác nhau Trong

số 20 gen nghiên cứu cho thấy mặc dù chứa gen chống khác nhau nhưng các dòng giống

đều có khả năng chống ít nhất là một chủng Trong số 4 isolate sử dụng để lây nhiễm thì thấy isolate có độc tính mạnh nhất là isolate 45 có tỷ lệ chống trên nhiễm

là 14R/10S, tiếp đến là isolate 50 (18R/6S), isolate 48 và isolate YB (22R/2S) Như vậy muốn tạo được giống chống bệnh đạo ôn ở miền Bắc Việt Nam thì nên sử dụng những gen chống lại hầu hết các chủng lây nhiễm

như: Dòng số 4 chứa gen (Pi k-s), số 5 chứa gen (Pi k-s), số 6 chứa gen ( Pi k), số 9 chứa gen (Pi z), số 10 chứa gen (Piz-5), số 18 chứa gen (Pi 1), số 19 chứa gen (Pi 3) và dòng số 20 chứa gen (Pi 5(t))

Tuy nhiên do đặc điểm của nấm đạo

ôn là tồn tại rất nhiều nòi sinh lý khác nhau trong cùng một vùng sinh thái nên việc điều tra phân lập, xác định số lượng chủng một cách chính xác là việc làm hết sức cần thiết Trong nghiên cứu này mới chỉ sử dụng 4 chủng phân lập khác nhau

để lây nhiễm, chắc chắn chưa thể đại diện cho các vùng sinh thái Bắc Việt nam, do vậy việc kết luận những gen chống đa nòi mới chỉ là bước đầu, cần phải nghiên cứu với qui mô và hệ thống hơn Qua thực tế lây nhiễm nhân tạo cho thấy điều kiện ngoại cảnh có ảnh hưởng quyết định đến quá trình phát bệnh đó là độ ẩm phải cao

>85%, nhiệt độ thích hợp từ 20 - 24 C và cường độ ánh sáng thấp

3.2 Đặc điểm nông sinh học chính và

năng suất

Thời gian sinh trưởng các dòng biến

động từ 118 -141 ngày đều thuộc nhóm có

thời gian sinh trưởng ngắn đến trung bình

Chiều cao cây của các dòng biến động từ 75,5 cm đến 129,9 cm Theo phân loại của IRRI thì đa số các dòng đều thuộc nhóm cây lùn đến nửa lùn, chỉ riêng có dòng số 12 có chiều cao 129,9 cm là thuộc nhóm cao cây

Bảng 2 Phản ứng chống bệnh của các dòng-giống đối với các isolate

Isolate48 Isolate50 IsolateYB Isolate45 Isolate

Stt

Cấp bệnh

Phản ứng

Cấp bệnh

Phản ứng

Cấp bệnh

Phản ứng

Cấp bệnh

Phản ứng

10 2 R 1 R 2 R 2 R

12 2 R 1 R 3 S 2 R

15 3 S 2 R 2 R 2 R

21 2 R 0 HR 2 R 3 S

23 3 S 4 HS 2 R 3 S

Bảng 3 Một số đặc điểm nông sinh học và năng suất các dòng giống

Năng suất thực thu STT

Thời gian

sinh

trưởng

(ngày)

Chiều cao cây (cm)

Nhánh tối đa /khóm

Bông hữu hiệu /khóm

Số hạt chắc trên bông

Khối lượng

1000 hạt (g) G/cây Tạ/ha

1 125 82,3 9,8 8,3 85,6 22,0 12,0 54,00

2 127 83,9 7,7 5,7 84,4 17,8 7,3 32,85

3 126 78,8 8,1 6,2 79,6 24,8 10,0 45,00

4 121 106,7 7,0 4,0 78,9 26,2 7,0 31,50

5 124 102,7 9,7 8,2 97,2 20,0 14,0 63,00

6 130 98,6 8,5 6,5 80,7 25,4 12,0 54,00

7 128 109,3 6,4 3,4 105,8 26,4 8,0 36,00

8 129 112,5 10,4 8,9 58,0 26,4 11,5 51,75

9 141 108,0 8,0 6,0 119,3 24,0 15,5 69,75

10 128 115,6 9,0 7,0 108,3 21,0 12,0 54,00

11 123 102,2 9,0 7,0 73,3 25,0 11,0 49,50

12 121 129,9 11,1 9,6 73,5 24,0 13,0 58,50

13 125 94,9 9,2 7,2 72,9 20,4 6,0 27,00

14 127 95,9 8,8 6,8 61,5 27,4 10,0 45,00

15 131 116,8 9,0 7,0 83,3 24,2 12,0 54,00

16 120 113,5 10,0 8,0 83,3 21,0 10,0 45,00

17 118 75,5 7,8 5,8 74,3 27,2 10,5 47,25

18 125 106,7 9,3 7,3 87,8 22,6 12,8 57,60

19 128 113,3 8,8 6,8 72,4 24,6 10,5 47,25

20 132 91,7 7,0 5,0 89,1 21,8 8,5 38,25

21 133 92,2 7,6 5,6 60,4 24,0 7,0 31,50

22 124 124,7 8,0 6,0 93,6 19,5 8,5 38,25

23 120 117,7 7,0 5,0 147,6 20,0 12,1 54,63

24 128 93,1 9,0 7,0 106,0 19,7 12,0 54,00 N352 145 111,6 8,0 6,0 123,0 22,0 14,5 65,25

Tổng số nhánh của các dòng biến động

từ 6,4 nhánh cả 24 dòng giống lúa (dòng số

7) đến 11,2 nhánh (dòng số 12), giống đối

chứng có 8,0 nhánh Theo IRRI, thì đều có

khả năng đẻ nhánh thuộc diện thấp đến

trung bình, đây là đặc điểm tốt cần khai

thác Số bông hữu hiệu trên khóm là một chỉ

tiêu chính góp phần làm tăng năng suất của

một giống

Kết quả cho thấy dòng đạt số bông hữu

hiệu cao nhất là số 12 (9,6 bông/K) và thấp

nhất là dòng số 7 (3,4 bông/K) Mục tiêu

của trồng lúa là thu hoạch hạt vì vậy năng

suất và các yếu tố cấu thành năng suất luôn

là chỉ tiêu quan trọng trong công tác chọn

tạo giống và đánh giá một giống tốt hay xấu

Năng suất thực thu của các dòng biến động

từ 7,0g/cây (dòng số 4 và 21) đến 15,5g/cây

(dòng số 9), đối chứng đạt 14,5g/cây Về

năng suất thực thu thì chỉ duy nhất có dòng

số 9 (IRBLz-Fu) cho năng suất thực thu cá

thể cao hơn đối chứng, các dòng còn lại đều

thấp hơn Hai dòng số 9(IRBLz-Fu) và số 5

(IRBLks-S) có năng suất thực thu cao đạt

trên 6,0 tấn/ha có thể chấp nhận đưa trồng ra

thực tế sản xuất vì chúng còn có khả năng

chống bệnh đạo ôn tốt

4 Kết luận

- Bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo

sử dụng 4 chủng phân lập nấm bệnh đạo ôn

đã phát hiện thấy có 8 dòng giống chứa các

gen Pi- k s , Pi-k, Pi-z, Piz-5, Pi 1, Pi 3 và Pi 5(t) biểu hiện khả năng chống rất mạnh với

cả 4 chủng phân lập

- Dòng lúa IRBLz-Fu chứa gen Pi-z cho

năng suất khá cao (69,75 tạ/ha) vừa có khả năng chống bệnh đạo ôn tốt, có thể đưa đi khảo nghiệm giống quốc gia

Tài liệu tham khảo

Kato (1993) Plant diseases 77 P: 1211 - 1216

Kangle Zheng, Ning Huang, John Bennett, and

Gurdev S Khush, (1995) PCR-based

marker assisted selection in rice breeding

IRRI international Rice Research Institute P.O.Box 933, Manila 1099, Phillippines

Ou, S, H, (1985) Rice diseases, 2 nd ed,

Commonwealth Agric, Bureaux, Central Sales, Farnham Royal, Slough, UK P.380

Tiêu chuẩn đánh giá giống lúa IRRI năm, (1996) Tài liệu dịch tiếng Việt

Veeraraghavan J., (1975) A new method of

classification and nonmenclature of physiologic races of Pyricularia oryzae