chọn tạo giống lúa thuần kháng bệnh bạc lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM CHƯƠNG TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THUẦN KHÁN

Trang 1

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

VIỆT NAM

CHƯƠNG TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THUẦN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CÔNG NGHỆ CHỈ THỊ PHÂN TỬ

Cơ quan chủ trì đề tài : Viện Di truyền Nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài : PGS TS Vũ Đức Quang

Trang 2

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Hà Nội, ngày 30 tháng 1 năm 2011

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN SXTN

I THÔNG TIN CHUNG

Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên cao cấp

Điện thoại: Nhà riêng: 04-38363061 Mobile: 0912116501

Tên tổ chức đang công tác: Viện Di truyền Nông nghiệp

Địa chỉ tổ chức: km2, đường Phạm Văn Đồng, Từ Liêm, Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: Số nhà 98, Ngõ 254 Minh Khai, Quận Hoàng Mai, Hà

Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Di truyền Nông nghiệp

E-mail: vdt@agi.ac.vn

Website: Địa chỉ: km2, đường Phạm Văn Đồng, Từ Liêm, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Lê Huy Hàm

Số tài khoản: : 301.01.035.01.16

Trang 3

Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước huyện Từ Liêm

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng …./ năm ….đến tháng …/ năm…

- Thực tế thực hiện: từ tháng 09 năm 2007 đến tháng 12 năm 2010

- Được gia hạn (nếu có): không

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

- Lý do thay đổi: Tổng chênh lệch kinh phí 51.706.800 đồng

+ Điện thoại 2010 giảm : 1.267.800 đồng

Trang 4

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

- Lý do thay đổi: Tổng chênh lệch kinh phí 51.706.800 đồng

+ Điện thoại 2010 giảm : 1.267.800 đồng

Trang 5

6 Thuê thiết bị, nhà

xưởng

Tổng cộng

- Lý do thay đổi (nếu có):

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

Ghi chú

“Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020”

Trang 6

BNN-KHCN

ngày 23/6/2010

thực hiện trong giai đoạn 2006-2010 thuộc

“Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020”

10 Số 19/QĐ-VDT Quyết định: Điều chỉnh dự toán kinh phí các

nội dung chi thuộc phần khoán chi của đề tài

11 Số 252/QĐ-VDT Quyết định : Khoán tiền điện thoại cho chủ

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Hà Nội

Thu thập các isolate bạc lá và thử nghiệm Lai tạo theo các tổ hợp lai

Chọn dòng mang gen kháng kết hợp

phương pháp chọn giống truyền thống và sinh học phân tử

-Hai dòng lúa gửi khảo nghiệm

2 Viện Bảo

vệ Thực

vật

Viện Bảo vệ Thực vật

- Phối hợp đánh giá tính kháng bạc lá (Theo hợp đồng với chủ nhiệm đề tài)

-Kết quả đánh giá tính kháng bạc lá của các dòng chọn lọc, dòng triển vọng

và giống khảo nghiệm

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm)

Trang 7

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Xây dựng thuyết minh, báo cáo kết quả

Tổ chức thực hiện

đề tài

Tham gia tất cả các nội dung của đề tài

Sản phẩm khoa học chính của đề tài

Chủ nhiệm

- Lai tạo và chọn dòng lúa kháng bạc

lá

- Một số dòng lúa kháng lá

Phó chủ nhiệm

3 KS

Nguyễn

Trịnh Toàn

KS Nguyễn Trịnh Toàn

lá -Phân tích bằng chỉ thị phân tử đối với các gen kháng bạc

lá hiệu quả

- Một số dòng lúa kháng bạc lá -Số liệu phân tích các dòng chọn lọc đối với các gen kháng bạc lá hiệu quả

4 KS Trần

Bích Lan

KS Trần Bích Lan

-Thu thập, phân lập

vi khuẩn bạc lá

- Lai tạo và chọn dòng lúa kháng bạc lá

- Một số nòi vi khuẩn bạc lá thu thập được

-Một số dòng lúa kháng bạc lá

lá -Phân tích bằng chỉ thị phân tử đối với các gen kháng bạc

lá hiệu quả

- Một số dòng lúa kháng bạc lá -Số liệu phân tích các dòng chọn lọc đối với các gen kháng bạc lá hiệu quả

Trang 8

Thị Minh

Tuyển

Thị Minh Tuyển

Fn, BC của quần thể lập bản đồ và quần thể chọn giống

các tổ hợp lai trong đề tài -Một số dòng lúa kháng bạc lá

7 Ths Phạm

Thị Thúy

Ths

Phạm Thị Thúy

-Lai tạo các dòng

Fn, BC của quần thể lập bản đồ và quần thể chọn giống

Kết quả lai tạo các tổ hợp lai trong đề tài -Một số dòng lúa kháng bạc lá

8 TS Phan

Hữu Tôn

TS Phan Hữu Tôn

-Thu thập, phân lập

vi khuẩn bạc lá

- Lai tạo và chọn dòng lúa kháng bạc lá

02 dòng đã đưa đi khảo nghiệm

14 dòng triển vọng

9 TS Đoàn

Thị Thanh

TS Đoàn Thị

-Kết quả phân lập

và đánh giá bạc lá một số dòng

- Lý do thay đổi ( nếu có):

giá, phân tích sử lý số liệu để

xác định chỉ thị phân tử liên

kết với gen kháng bệnh và

lập bản đồ gen ở cây lúa

-.Học phương pháp chạy gel

Acrylamide tiên tiến cho

-.Học phương pháp chạy gel Acrylamide tiên tiến cho việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong quá trình xác định các

Trang 9

- Trường Đại học tổng hợp Chung Nam

-1 đoàn và 2 người thực hiện

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

Địa điểm: Trường Đại học

Nông nghiệp Hà Nội

Hội nghị đầu bờ Giới thiệu một số dòng/giống lúa kháng bạc lá

Thời gian 10/2008 Kinh phí 5.520.000 Địa điểm: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Thời gian: 6/2008 Kinh phí: 2.800.000 Địa điểm: Hà Nam

Địa điểm: Trường Đại học

Nông nghiệp Hà Nội và Hà

Nam

3 Hội nghị đầu bờ Tham quan đánh giá giống lúa kháng bạc lá Thời gian: 9/2010 Kinh phí:

Địa điểm: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội và Hà Nam

Trang 10

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát

trong nước và nước ngoài)

Người,

cơ quan thực hiện

1 Nội dung 1: Thu thập và đánh giá vật liệu

1.1 Thu thập các dòng/giống lúa

mang các gen kháng bạc lá

(donor) và các dòng/giống

lúa thuần có tiềm năng năng

suất, chất lượng nhưng bị

nhiễm bạc lá

12/2007

9/2006-12/2007

9/2007-PGS TS Vũ Đức Quang – Viện DTNN và

TS Phan Hữu Tôn- Trường ĐHNN

kháng/nhiễm bạc lá của các

dòng/giống đã thu thập

12/2007

TS Phan Hữu Tôn- Trường ĐHNN 1.3 Kiểm tra độ kháng/nhiễm bạc

lá của các donor nhằm xác

định donor tiềm năng hiệu

quả

12/2007

TS Phan Hữu Tôn- Trường ĐHNN 1.4 Chọn các cặp bố mẹ thích

hợp cho nhiệm vụ lai quy tụ

gen kháng bạc lá

12/2007

TS Phan Hữu Tôn- Trường

Trang 11

ĐHNN

2 Nội dung 2 Chọn lọc, làm thuần các dòng tiềm năng đã được chọn lọc từ những nghiên cứu trước để tạo ra sản phẩm theo như mục tiêu đã đề ra

2.1 Tạo thuần các dòng đã chọn

để nhân và phục vụ các bước

nghiên cứu tiếp theo

12/2008

TS Phan Hữu Tôn- Trường ĐHNN

3 Nội dung 3: Thử nghiệm và đánh giá các dòng ưu việt trên ruộng thí nghiệm và trên các địa bàn sinh thái để xác định và chọn dòng

ưu tú

3.1 Chọn tạo các dòng lúa ưu tú

từ quần thể phân ly (F2 trở đi

đến F6) mang tổ hợp gen

mong muốn

12/2009

TS Phan Hữu Tôn 3.2 Chọn tạo các dòng lúa ưu

việt trên cơ sở hồi giao các

dòng lúa ưu tú sẵn có và

được kết hợp thêm tính trạng

kháng bạc lá

12/2009

TS Phan Hữu Tôn

4 Nội dung 4: Sử dụng chỉ thị phân tử để kiểm chứng, xác định sự hiện diện của các gen kháng trong kiểu gen các dòng ưu tú và tiềm năng

2.1 Xác định sự hiện diện gen

kháng trong kiểu gen (các cá

thể) thuộc các dòng tiềm

năng

12/2010

12/2009

TS Phan Hữu Tôn

Trang 12

diện của gen kháng Xa5,

Xa4, Xa7, trong kiểu gen các

cá thể

– Viện DTNN và

TS Phan Hữu Tôn

5 Nội dung 5: Nuôi cấy bao

phấn để làm thuần nhanh và

nhân nhanh các dòng, chọn lọc

các dòng có đặc tính nông sinh

học tiềm năng, ưu việt và mang

tổ hợp gen kháng ưu việt

Xác định sự hiện diện gen

kháng trong kiểu gen (các cá

thể) thuộc các dòng chọn từ

quần thể nuôi cấy bao phấn

12/2010

12/2009

1/2007-PGS TS Vũ Đức Quang – Viện DTNN

6 Nội dung 6: Đánh giá tính

kháng nhiễm, mức độ và phổ

kháng nhiễm của các dòng ưu tú

và ưu việt

diện hẹp trong nhà lưới để

Đức Quang – Viện DTNN và

TS Phan Hữu Tôn

7 Nội dung 7: Đánh giá, thử

nghiệm các dòng lúa ưu tú đã

xác định được trên các địa

bàn sinh thái khác nhau, chọn

gửi khảo nghiệm

Đức Quang – Viện DTNN và

TS Phan Hữu Tôn Gửi khảo nghiệm các dòng

lúa triển vọng được tạo ra

2008-2010 2008-2010

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

a) Sản phẩm Dạng I: Vật liệu

Trang 13

Thực tế đạt được

b) Sản phẩm Dạng II: Số liệu và cơ sở dữ liệu

Yêu cầu khoa học cần đạt

Số

hoạch

Thực tế đạt được

áp dụng để quy tụ các gen khác

Quy trình chuẩn có thể

áp dụng để quy tụ các gen

khác

c) Sản phẩm Dạng III: Bài báo

Số

kế hoạch

Số lượng, nơi công bố

Có ý nghĩa khoa học và được đăng

Tạp chí Bảo

vệ thực vật, số

1, tr: 11-17

2 Khảo sát nguồn gen trên

cây lúa mang gen kháng

bệnh bạc lá bằng chỉ thị

phân tử DNA (2010)

Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 8, số

Tạp chi Khoa học và Phát triển, tập 8,

số 5, tr: 792

-800

Trang 14

kháng/nhiễm của các

dòng NILs và khả năng

kháng/nhiễm của một số

dòng/giống lúa triển

vọng đối với các nòi vi

khuẩn bạc lá phân lập ở

miền Bắc Việt Nam

(2010)

khoa học và được đăng

học và Công nghệ Nông nghiệpViệt Nam, số 6 (19), tr: 25-31

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống

Ghi chú

2

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công

nghệ so với khu vực và thế giới…)

Trang 15

Thông qua việc thực hiện đề tài, đã xây dựng và hoàn thiện được quy trình chọn tạo giống lúa thuần kháng bạc lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử,

có thể áp dụng để quy tụ các gen khác trên lúa Kết quả của đề tài đã khằng định hiệu quả của việc áp dụng công nghệ chỉ thị trong chọn giống lúa thuần kháng bạc lá

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản

phẩm cùng loại trên thị trường…)

Nếu trồng những giống lúa không kháng bạc lá thì bình thường phải phun thuốc làm tăng khả năng chống chịu bệnh bạc lá 4 lần x 1 hecta/vụ Trung bình 160 nghìn đồng tiền thuốc /ha/lần phun, cộng 20.000đ công/lần phun/ha Nếu trồng giống kháng bạc lá, số lần phun thuốc giảm xuống còn trung bình là 2 lần phun/vụ thì tiền thuốc giảm xuống cho 20.000 ha/vụ x

360.000 = 7.200.000.000 đ

Về năng suất, nếu tính năng suất trung bình là 5 tấn/ ha

Nếu dùng giống kháng, năng suất không bị mất khoảng 30% =1,5 tấn/ha= 7,5 triệu đồng Trồng 20.000 ha giống mới kháng bạc lá thì sẽ không bị mất năng suất là: 20.000 x 7,5 triệu= 150 tỉ đồng/vụ

Ngoài ra, còn những lợi ích rõ ràng nhưng khó tính ra được là sức khỏe của người nông dân khi không phải phun thuôc hóa học, bảo vệ được các loại thiên địch, giảm ô nhiễm môi trường, chất lượng lúa gạo sạch hơn và đảm bảo sức khỏe của người tiêu dùng

3.Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

Thời gian thực hiện

11/2007 Đề tài thực hiện đúng tiến độ các

nội dung nghiên cứu đã đề ra:

- Thu thập và đánh giá vật liệu cho

200 dòng/giống dòng/ giống lúa ưu việt,

- Lai tạo 60 tổ hợp lai để sử dụng cho chọn tạo các dòng lúa kháng bạc lá trên cơ sở sử dụng công nghệ chỉ thị phân tử

Lần 2: Báo cáo định kỳ

tình hình thực hiện đề

Trang 16

tài năm 2008 Gửi khảo nghiệm 3 dòng lúa kháng

bạc lá

tài năm 2009

- Trên cơ sở các tổ hợp lai với các donor mang gen kháng bạc lá hiệu quả, tiến hành hồi giao để qui tụ gen kháng vào nền gen các dòng bố

mẹ , tạo quần thể chọn giống từ BC2F1 đến BC3F1

Gửi khảo nghiệm 3 dòng lúa kháng bạc lá

tài năm 2010

- Hoàn thiện quy trình chọn tạo giống lúa thuần kháng bạc lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử

- Gửi khảo nghiệm thêm 2 dòng lúa kháng bạc lá

- Tiếp tục chọn lọc 24 dòng triển vọng

10/2010 Đề tài hoàn thành các nội dung đề

ra của năm 2010 và cần phải tiếp tục pha II để đưa ra các giống mới cho sản xuất

III Nghiệm thu cơ sở

12/2008 Đề tài hoàn thành các nội dung theo

thuyết minh của năm 2008

Lần 1: Đánh giá kết

quả thực hiện đề tài

ứng tiến độ đề ra của năm 2009

Trang 17

năm 2009

Lần 1: Đánh giá kết

quả thực hiện đề tài

năm 2010

12/2010 Đề tài hoàn thành các nội dung, đáp

ứng tiến độ đề ra của năm 2010

Trang 18

BẢNG THỐNG KÊ DANH MỤC SẢN PHẨM KHOA

Thực tế đạt được

1 Các tổ hợp lai dùng

cho chọn giống

Tổ hợp

b) Sản phẩm Dạng II: Số liệu và cơ sở dữ liệu

Số

hoạch

áp dụng để quy tụ các gen khác

Quy trình chuẩn có thể

áp dụng để quy tụ các gen

khác

c) Sản phẩm Dạng III: Bài báo

Số

kế hoạch

Số lượng, nơi công bố (Tạp chí, nhà xuất bản)

Tạp chí Bảo

vệ thực vật, số

1, tr: 11-17

2 Khảo sát nguồn gen trên

cây lúa mang gen kháng

bệnh bạc lá bằng chỉ thị

Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 8, số

1, tr: 9-16

Trang 19

Tạp chi Khoa học và Phát triển, tập 8,

dòng/giống lúa triển

vọng đối với các nòi vi

khuẩn bạc lá phân lập ở

miền Bắc Việt Nam

(2010)

Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệpViệt Nam, số 6 (19), tr: 25-31

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch

Ghi chú

Trang 20

1.2.2.3 Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker Assisted Selection-

Trang 21

cho gen vào giống lúa ưu việt

2.3.4.2 Chọn tạo các dòng lúa ưu việt mang gen kháng bạc lá trên cơ

sở hồi giao các dòng lúa ưu tú sẵn có

45

3.1.2 Thu thập và đánh giá các dòng/ giống lúa phục vụ làm vật liệu

3.2 Kết quả chọn giống bằng chỉ thị phân tử phối hợp với chọn

giống truyền thống

64

3.2.1.1 Tìm chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng bạc lá Xa4, xa5,

Xa7, xa13 và Xa21

64

Trang 22

3.2.1.2 Khảo sát đa hình ADN của các cặp bố mẹ bằng chỉ thị phân tử

liên kết gen kháng

66

3.2.2 Kết quả đánh giá đặc tính kháng bạc lá thông qua lây nhiễm

3.2.3.2 Kết quả đánh giá các dòng nhị bội thu được từ nuôi cấy bao

3.3.1 Kết quả đánh giá các dòng lúa ưu tú (dòng triển vọng và dòng

gửi khảo nghiệm)

96

3.3.2 Kết quả đánh giá các dòng lúa khảo nghiệm quốc gia do

TTKKNG&PBQG tiến hành

101

3.3.2.1 Kết quả đánh giá các giống DT46, DT47 (thuộc nhóm trung

ngày) gửi khảo nghiệm vụ Xuân 2010

102

3.3.2.2 Kết quả đánh giá các giống RB1.5, RB1.6 (thuộc nhóm ngắn

ngày) gửi khảo nghiệm vụ Mùa 2010

104

3.3.3 Tóm tắt một số đặc điểm chính về các dòng lúa đã gửi khảo

nghiệm Quốc gia

106

3.4 Quy trình sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử để chọn lọc quy tụ

gen kháng bạc lá vào lúa

118

3.4.3.1 Đặc điểm di truyền tính kháng và một số gen kháng bạc lá ở lúa 118

Trang 24

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Polymorphism)

bp cặp bazơ (base pair)

BSA Phân tích thể phân ly nhóm (Bulked segregant analysis)

Polymorphism)

Fragment Amplification) SSR Những trình tự lặp lại đơn giản (Microsatellite hay Simple

Sequence Repeats)

Trang 25

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Danh sách các dòng NILs sử dụng cho nghiên cứu bệnh bạc lá 9 1.2 Cách dự đoán tính kháng nhiễm của cây ký chủ 12 2.1 Các chỉ thị STS đặc thù cho các gen kháng bạc lá thường được sử dụng 39 2.2 Danh sách các isolate vi khuẩn sử dụng trong nghiên cứu 40 3.1 Danh mục các dòng NIL mang gen kháng dùng làm nguồn cho gen (donor) 47 3.2 Đánh giá tính kháng/nhiễm của các dòng NIL với 10 chủng vi khuẩn bạc lá đại

Xa21 được sử dụng trong công trình này

66

3.10 Kết quả kiểm tra băng ADN (alen của gen Xa7) và đánh giá tính kháng của

các cá thể con lai BC2F1 (tổ hợp lai HC x IRBB63)

81

3.11 Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng chọn giống bằng phương

pháp lây nhiễm nhân tạo

3.16 Kết quả đánh giá tính kháng bạc lá của các dòng đơn bội kép thu được qua

nuôi cấy bao phấn lúa

89

3.17 Lý lịch các dòng lúa triển vọng và các dòng gửi khảo nghiệm quốc gia 93 3.18 Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ưu tú (vụ xuân) 96 3.19 Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng ưu tú (vụ mùa) 96 3.20 Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo

các dòng triển vọng và dòng khảo nghiệm (vụ xuân)

98

3.21 Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lây nhiễm nhântạo

các dòng triển vọng và dòng khảo nghiệm (vụ mùa)

99

Trang 26

3.22 Đặc điểm sinh trưởng của các giống khảo nghiệm thuộc nhóm trung ngày vụ

Xuân 2010

102

3.23 Độ thuần đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống thuộc

nhóm trung ngày vụ Xuân 2010 1033.24 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống thuộc nhóm trung ngày vụ Xuân 2010 103 3.25 Năng suất thực thu của các giống thuộc nhóm trung ngày vụ Xuân 2010 104 3.26 Đặc điểm sinh trưởng của các giống thuộc nhóm ngắn ngày vụ Mùa 2010 104 3.27 Độ thuần đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống thuộc

nhóm ngắn ngày vụ Mùa 2010 1053.28 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống thuộc nhóm ngắn ngày vụ Mùa 2010 105 3.29 Năng suất thực thu của các giống thuộc nhóm ngắn ngày vụ Mùa 2010 106 3.30 Một số thông số chính của các dòng triển vọng và các dòng gửi khảo nghiệm

quốc gia

110

Trang 27

DANH MỤC CÁC HÌNH

3.1 Bản đồ các chỉ thị STS và SSR liên kết với các gen kháng bạc lá 65 3.2 Ảnh minh họa điện di ADN được tách chiết từ các cây cho và nhận gen

kháng

67

3.3 Ảnh minh họa đa hình ADN các cây cho và nhận gen kháng, sử dụng

chỉ thị MP (STS) liên kết với gen Xa4

67

chỉ thị RG556 (STS) liên kết với gen xa5

67

3.5 Ảnh minh hoạ đa hình ADN các cây cho và nhận gen kháng, sử dụng

chỉ thị RM6320 (SSR) liên kết với gen xa5 683.6 Ảnh minh họa đa hình ADN các cây cho và nhận gen kháng, sử dụng

chỉ thị RM23513 (SSR) liên kết với gen xa13

68

chỉ thị RM473 (SSR) liên kết với gen Xa21

68

3.8 Kiểm tra gen Xa4 bằng chỉ thị MP 73 3.9 Kiểm tra sự có mặt gen Xa4 bằng chỉ thị Npb181 73 3.10 Kiểm tra sự có mặt gen Xa4 bằng chỉ thị MP 74 3.11 Kiểm tra sự có mặt gen Xa4 bằng chỉ thị Npb181 cho các dòng chọn

3.15 Xác định các cá thể mang gen xa5 bằng chỉ thị RM3796 đối với các cá

thể BC4F1 trong tổ hợp lai Q5ĐB x IRBB60

76

3.16 Kết quả đánh giá các cây lai BC3F1 của tổ hợp lai Hương cốm x

IRBB60 sử dụng chỉ thị RM6320 liên kết gen xa5

77

3.17 Kết quả đánh giá các cây lai BC3F1 của tổ hợp lai Hương cốm x

IRBB63 sử dụng chỉ thị RM6320 liên kết gen xa5

77

3.18 Kết quả đánh giá các cây lai BC3F1 của tổ hợp lai IRBB57 x MT508

sử dụng chỉ thị RM6320 (gel agarose) liên kết gen xa5

3.21 Kiểm tra các dòng BC1 của tổ hợp lai Hương cốm x IRBB62 với chỉ

thị P3 liên kết gen kháng Xa7

79

3.22 Kiểm tra các dòng BC1 của tổ hợp lai Hương cốm x IRBB63 với chỉ

thị P3 liên kết gen kháng Xa7

79

3.23 Kiểm tra các dòng thuộc thế hệ BC2 của tổ hợp lai B8.1 với chỉ thị

RM23513 liên kết gen kháng xa13 793.24 Kiểm tra các dòng thuộc thế hệ BC2 của tổ hợp lai B8.4 với chỉ thị 80

Trang 28

RM23513 liên kết gen kháng xa13

3.25 Kiểm tra các dòng của tổ hợp lai HC x IRBB57 mang gen Xa21 với chỉ

2008

92

3.31 Ảnh thử nghiệm giống lúa DT57 vụ xuân 2008 tại Thanh trì, Hà Nội 113 3.32 Ảnh thử nghiệm giống lúa DT46 vụ xuân 2009 tại Hà Nam 113 3.33 Dòng N50 cấy trên diện rộng tại trường ĐHNN 114 3.34 Thử nghiệm dòng lúa N50 tại trường ĐHNN 114 3.35 Trình diễn giống N91 tại ĐH Nông nghiệp Hà Nội 115 3.36 Mô hình trình diễn giống N91 tại ĐHNN Hà Nội 115 3.37 Giống lúa N91 tại Gia Lâm, Hà Nội 116 3.38 Mô hình trình diễn giống N91 tại Quế Võ, Bắc Ninh 116 3.39 Mô hình trình diễn giống DT47 tại Hà Nam 117 3.40 Dòng lúa RB1.5 trên ruộng thử nghiệm tại Thanh trì –Hà Nội 117 3.41 Sơ đồ quy trình “Sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử trong chọn lọc, quy

tụ gen kháng bạc lá vào lúa”

134

Trang 29

MỞ ĐẦU

dân số thế giới Theo thống kê của Tổ chức Nông Lương (FAO) của Liên Hiệp Quốc, trên thế giới có khoảng 147,5 triệu ha đất dùng cho việc trồng lúa, và 90% diện tích này thuộc các nước châu Á với sản lượng chiếm 92% tổng sản lượng lúa gạo trên thế giới (FAO, 1995) [31]

Ở Việt Nam, lúa là nguồn lương thực chủ yếu của hơn 80 triệu dân Miền Bắc Việt Nam với lợi thế về điều kiện thời tiết khí hậu và đất đai là vựa lúa lớn thứ 2, sau đồng bằng sông Cửu Long về cung cấp lúa gạo cho

cả nước Cùng với trình độ thâm canh của nông dân ngày một cao nên năng suất lúa ở miền Bắc thường khá cao và ổn định Tuy nhiên, một trở ngại lớn nhất của ngành sản xuất lúa là thiệt hại do sâu bệnh gây ra, đặc biệt là bệnh

bạc lá Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv oryzae (Xoo)

gây ra là một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng nhất hiện nay ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam Trước đây, ở miền Bắc bệnh phá hại nặng chủ yếu ở vụ mùa, nhưng hiện nay do trình độ thâm canh cao và trồng nhiều giống nhập nội nhiễm bệnh nên bệnh phá hại nặng ở cả vụ xuân Nhiều biện pháp khác nhau được áp dụng để phòng chống bệnh, trong đó chọn tạo giống kháng được cho là có hiệu quả kinh tế và bảo vệ được môi trường Vì vậy, việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá là mục tiêu mà nhiều nhà khoa học đã và đang tiến hành

Định hướng tuyển chọn các giống lúa chống chịu sâu bệnh hại là yêu cầu thường xuyên với các nhà khoa học Các phương pháp chọn giống truyền thống thông thường để chọn thành công một giống lúa mới ít nhất phải mất từ 10-15 năm (Francia và ctv., 2005) [34] Hơn nữa, quá trình chọn lọc gặp nhiều khó khăn, tốn kém về sức người, sức của Hiện nay, nhờ

sự phát triển của công nghệ sinh học nói chung và công nghệ chỉ thị phân

tử (CTPT) nói riêng đã tạo ra một công cụ hữu ích cho các nhà chọn giống

Trang 30

Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS - Marker Assisted Seletion) sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết với các gen mong muốn vừa nâng cao hiệu quả chọn lọc, vừa rút ngắn thời gian chọn giống Đến nay đã

có hơn chục nghìn chỉ thị phân tử SSR ở lúa được phát hiện và thiết kế, các nghiên cứu về tìm chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bạc lá ở lúa đã được tiến hành ở một số phòng thí nghiệm trên thế giới

Nhằm góp phần vào công tác chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá, trong đó việc sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng bạc lá được

coi là hiệu quả và ưu việt, chúng tôi tiến hành đề tài “Chọn tạo giống lúa

thuần kháng bệnh bạc lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử”

Mục tiêu của đề tài

Chọn tạo và đưa vào sản xuất một số giống lúa thuần kháng bệnh bạc

lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử

Trang 31

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

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 đó chuyển nâu bạc rồi khô xác Trên lúa cấy, triệu chứng bệnh thể hiện

rõ rệt hơn, tuy nhiên có thể biến đổi ít nhiều tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh Vết bệnh từ mép lá, đầu lá lan dần vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo gân chính; nhưng cũng có vết bệnh từ ngay giữa phiến lá lan rộng

ra Vết bệnh lan rộng theo đường gợn sóng màu vàng; mô bệnh ban đầu xanh tái, vàng lục, nâu bạc rồi khô xác

Nông nghiệp Hà nội, có hai loại hình triệu chứng của bệnh bạc lá lúa là: bạc lá gợn vàng và bạc lá tái xanh Loại hình bạc lá gợn vàng phổ biến trên hầu hết các giống và các mùa vụ; còn loại hình bạc lá tái xanh thường chỉ thấy xuất hiện trên một số giống lúa, đặc biệt đối với các giống lúa ngắn ngày, chịu phân, phiến lá to, thế lá đứng, ví dụ như giống T1, X1, NN27… Ngoài ra, theo kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, khi vi khuẩn xâm nhập vào cây lúa qua rễ và gốc, cây có thể biểu hiện ngay triệu trứng Kresek: lá và toàn bộ cây lúa bị héo Đôi khi lá bệnh của giống lúa dễ nhiễm bệnh có màu nhạt Lá già có vẻ bình thường và có màu xanh, lá non có màu vàng trắng đồng đều hoặc vàng hoặc sọc vàng pha xanh (Viện KHNNVN, 2010) [18]

Trang 32

Thông thường, ranh giới giữa mô bệnh và mô khoẻ được phân biệt rõ ràng, có giới hạn theo đường gợn sóng màu vàng hoặc không vàng, có khi chỉ là một đường viền màu nâu đứt quãng hay không đứt quãng Trong điều kiện nhiệt độ, ẩm độ cao, trên bề mặt vết bệnh dễ xuất hiện những giọt dịch

vi khuẩn hình tròn nhỏ, có màu vàng, khi keo đặc có màu nâu hổ phách

1.1.1.2 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh

Ở miền Bắc nước ta, bệnh có thể phát sinh, phát triển trên tất cả các

vụ trồng lúa Vụ chiêm xuân, bệnh thường phát sinh vào tháng 3 - 4 phát triển mạnh hơn vào tháng 5 - 6 khi mà lúa chiêm xuân trỗ chín, song ở vụ chiêm xuân mức độ bị bệnh thường nhẹ hơn, tác hại ít nghiêm trọng hơn so với vụ mùa, trừ một số giống lúa cấy muộn, nhiễm bệnh ngay từ khi lúa làm đòng

Bệnh bạc lá lúa thường phát sinh và gây tác hại lớn trong vụ mùa Bệnh có thể phát sinh sớm vào tháng 8, khi lúa làm đòng, trỗ, chín sữa với các trà lúa sớm Đối với các giống lúa mẫn cảm, bệnh thường bị rất sớm và khá nặng, giảm năng suất nhiều Các trà lúa cấy muộn trỗ vào tháng 10 thường bị bệnh nhẹ hơn, tác hại của bệnh cũng ít hơn Nhìn chung, bệnh phát triển mạnh vào giai đoạn cây lúa dễ nhiễm bệnh nhất là lúc lúa làm đòng và chín sữa

Bệnh phát sinh, phát triển mạnh và truyền lan nhanh trong điều kiện nhiệt độ từ 26- 30oC, ẩm độ cao từ 90% trở lên Nhiệt độ đảm bảo cho bệnh phát triển, còn ẩm độ có ý nghĩa quyết định đến đến mức độ bệnh, mưa gió lại tạo điều kiện cho bệnh truyền lan Vì thế mà bệnh thường phát sinh, phát triển mạnh vào khoảng tháng 7- 8, do trong thời gian này, những cơn mưa không những tạo vết thương trên lá mà còn làm cho vi khuẩn sinh sản nhanh, số lượng keo vi khuẩn hình thành nhiều, tạo điều kiện cho sự xâm nhiễm và truyền lan nhanh chóng

Trang 33

phát triển của bệnh Những vùng đất màu mỡ, nhiều chất hữu cơ bệnh thường phát sinh, phát triển mạnh hơn những vùng đất xấu, cằn cỗi Nơi đất chua, úng ngập hoặc mực nước sâu, đặc biệt là những vùng đất hẩu, nhiều mùn, ruộng lúa bị che bởi bóng cây sẽ bị bệnh nặng hơn

Về yếu tố dinh dưỡng, các dạng đạm vô cơ dễ làm cây lúa nhiễm bệnh mạnh hơn đạm hữu cơ; phân xanh bón vùi cũng làm cho lúa dễ nhiễm bệnh hơn bón phân chuồng ủ hoai mục Ở vụ xuân, có thể bón đạm với số lượng cao hơn vụ mùa Bón phân sâu, bón tập trung, bón nặng đầu nhẹ cuối, bón thúc sớm làm cho cây lúa đẻ nhánh tập trung, đẻ nhanh thì bệnh bạc lá sẽ nhẹ hơn so với bón phân rải rác và bón muộn Nếu bón đạm cân đối với lân và kali thì bệnh nhẹ hơn nhiều so với việc bón phân riêng rẽ và mất cân đối Tuy nhiên, với lượng đạm bón 120-150 kg N/ha thì dù có bón thêm lân và kali cũng không còn tác dụng

Yếu tố giống: nhìn chung các giống lúa đang trồng trong sản xuất hiện nay đều có thể nhiễm bệnh bạc lá nhưng ở các mức độ khác nhau Bệnh này cũng rất dễ phát sinh thành dịch, nhất là ở những nơi gieo cấy giống nhiễm bệnh Các giống lúa địa phương cũ như Di Hương, Tám Thơm bị bệnh rất nhẹ, còn các giống lúa mới nhập nội có năng suất cao, thấp cây, phàm ăn, phiến lá to thì hầu như nhiễm bệnh tương đối nặng như CR203, DT10 , hay một số giống nhập nội từ Trung Quốc

1.1.2 Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

1.1.2.1 Vị trí phân loại

nên nó được gọi với nhiều tên khác nhau Trước đây vi khuẩn bạc lá lúa có

tên là Pseudomonas oryzae Uyeda et Ishiyama, hoặc Phytomonas oryzae Magrou Đến năm 1982 vi khuẩn được đặt tên là Xanthomonas campestris

pv oryzae (Uyeda et Ishiyama) Dowson Về sau Dowson đổi tên lại là Xanthomonas oryzae pv oryzae (Ishiyama) Dowson

Trang 34

Dựa theo hệ thống phân loại của Bergey (1939) và Gorlenco (1966)

thì loài Xanthomonas oryzae thuộc chi Xanthomonas, họ Pseudomonadaceae, bộ Eubacteriales, lớp Schizomycetes (Eubacteria)

Tuy nhiên hệ thống phân loại này còn có nhiều tiêu chí chưa được nghiên cứu đầy đủ nên hệ thống chưa có được sự thống nhất toàn diện

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 đã chỉ ra rằng, hàm lượng các nucleotit G+C đặc trưng cho mỗi loài và được sử dụng làm 1 trong những chỉ tiêu phân loại.Theo đó, 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% (Vũ Triệu Mân, 2007) [4]

1.1.2.2 Đặc điểm hình thái, đặc điểm hoá sinh

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 H2S, tạo khí nhưng không tạo axit trong môi trường có đường Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng là từ 26-

30oC, nhiệt độ tối thiểu 0-5 oC, nhiệt độ làm vi khuẩn chết là 53 oC 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

1.1.2.3 Đặc điểm truyền lan và bảo tồn

khổng, khí khổng ở trên chóp lá, mép lá, đặc biệt qua vết thương cơ giới

Trang 35

Khi tiếp xúc với bề mặt có màng nước, vi khuẩn dễ dàng di động, xâm nhập vào bên trong và theo các bó mạch lan rộng đi Trong điều kiện mưa

ẩm, thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, trên bề mặt vết bệnh tiết ra những giọt dịch vi khuẩn Thông qua sự va chạm giữa các lá lúa, bệnh có thể truyền lan Tuy bệnh bạc lá có cự ly truyền lan hẹp song còn tuỳ thuộc vào điều kiện mưa bão xảy ra vào cuối vụ chiêm và trong vụ mùa mà bệnh

có thể truyền lan tới phạm vi không gian tương đối rộng

Về nguồn bảo tồn của bệnh, có nhiều ý kiến khác nhau được đưa ra Các tác giả Nhật Bản cho rằng, nguồn bệnh tồn tại chủ yếu trên một số cỏ dại họ hoà thảo Một số tác giả Trung Quốc lại cho rằng nguồn bệnh chủ yếu của bệnh là trên hạt giống Còn ở Việt Nam, nguồn bệnh bạc lá tồn tại

ở hạt giống và tàn dư cây bệnh là chủ yếu Ngoài ra nó cũng bảo tồn ở dạng viên keo trên các cây cỏ dại như: cỏ lồng vực, cỏ môi, cỏ lá tre, cỏ tranh, cỏ gừng bò, cỏ gà nước (Vũ Triệu Mân, 2007) [4]

1.1.2.4 Đặc điểm di truyền liên quan đến tính gây bệnh

pv oryzae, X axonopodis pv citri, và X campestris pv campestris Hệ gen của Xanthomonas oryzae pv oryzae (gọi tắt là Xoo) có chiều dài xấp xỉ

5 triệu bp (4.940.217 bp), trong đó thành phần G+C chiếm 63.72% và vùng

mã hoá protein chiếm tới 84.12% (Ochiai và ctv, 2005) [60] Về đặc tính

gây bệnh của vi khuẩn, các nghiên cứu chỉ ra rằng có liên quan đến 3 nhóm

gen là: nhóm hrp, avr và hrpX

chuyển các protein thụ thể vào tế bào cây chủ Ở Xanthomonas oryzae pv oryzae, nhóm này bao gồm 27 gen khác nhau

- Nhóm gen avr đóng vai trò quyết định sự đặc hiệu ký sinh - ký chủ

Chúng mã hoá ra các yếu tố tạo nên độc lực của vi khuẩn, giúp vi khuẩn ký

sinh, gây bệnh Xanthomonas oryzae pv oryzae bao gồm 17 bản copy các

Trang 36

thành viên của họ gen avrBs3/pth, một kiểu avr gene chính, được định vị

trên 7 vùng khác nhau của hệ gen

- Nhóm gen HrpX: Ở cả 3 loài thì sự biểu hiện của nhóm gen hrp và avr đều phụ thuộc vào sản phẩm của gen hrpG và hrpX Một vài gen HrpX

có sự đồng nhất về trình tự (TTCGC-N15-TTCGC), người ta đặt tên cho nó

là đoạn PIP box Vì vậy PIP box là đặc điểm để phân loại các gen HrpX Ở loài Xoo, các nghiên cứu đã tìm thấy có 37 bản copy hoàn chỉnh hoặc gần

hoàn chỉnh của đoạn PIP box trong vùng khởi đầu phiên mã của các gen, 5

trong số các gen đó nằm trong vùng của nhóm gen hrp, còn lại thì nằm rải rác khắp bộ genom của vi khuẩn

Họ gen avrBs2 có ở cả 3 loài, họ gen avrBs1 chỉ tìm thấy ở X campestis pv campestris, còn họ gen avrBs3/pth xuất hiện phổ biến ở loài

X oryzae pv oryzae (NIAS, 2010) [58] Ở loài X axonopodis pv citri thì những gen avr đều nằm trên plasmid Còn ở loài X oryzae pv oryzae có 1 gen là thuộc họ gen avrBs2 còn lại đa số thuộc họ gen avrBs3 và nằm trong cấu trúc genom của vi khuẩn Ví dụ như Avrxa5 thuộc nhóm AvrBs3, AvrXa7 cũng là một thành viên của họ gen avrBs3 AvrXa7 có đặc trưng là chứa trình tự lặp ở vùng trung tâm Đoạn sợi kép của AvrXa7 rất giàu trình

tự T Nếu xảy ra đột biến ở vùng kết thúc có chứa trình tự CCC thì AvrXa7

sẽ trở thành avrXa7 (tức là gen gây độc) AvrXa21 muốn hoạt động được đòi 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 đó với loài Xanthomonas campestris pv campestris thì AvrXa21 chỉ hoạt động khi có gen raxA và raxST, mã hoá ra enzym sulfotransferase Sự biểu hiện của các gen rax lại phụ thuộc vào mật độ chủng quần cũng như các gen rax chức năng khác

1.1.2.5 Các chủng sinh lý

nghiên cứu để phân chia các nòi thành các chủng sinh lý đều dựa trên độc

Trang 37

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 để 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 đích này Hệ thống này bao gồm các dòng cận đẳng gen (NIL)

được tạo ra dựa vào việc lai chuyển các gen kháng bạc lá vào nền gen của 3

giống IR24, Toyonishiki và Milyang 23 (NIAS, 2010) [58] Các dòng NIL

này còn được gọi là differential và được dùng để phân nhóm các chủng vi

khuẩn bạc lá Ngoài ra, các dòng NIL còn là nguồn donor gen kháng nữa

Bảng 1.1 Danh sách các dòng NILs được sử dụng để phân biệt các

chủng sinh lý vi khuẩn bạc lá

Trang 38

IRBB20 xa20 XM6 IR24

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 5 nhóm nòi vi khuẩn Phillipin đã xác

định được 6 nhóm nòi và ở Indonexia có 9 nhóm nòi Còn ở Việt Nam,

trước kia đã xác định 10 nhóm nòi vi khuẩn (Tạ Minh Sơn, 1987) [6] Gần

đây, thành phần nòi được xác định đã lên đến con số 12 nhóm nòi (Bùi

Trọng Thuỷ và cs., 2007) [9], hoặc thậm chí 13 nhóm nòi (Cục BVTV,

Trang 39

2010) [1] Điều đó chứng tỏ thành phần các chủng nòi sinh thái ở miền Bắc Việt Nam rất đa dạng và phong phú

1.1.3 Tương tác ký sinh - ký chủ Thuyết gen đối gen

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 Tiếp theo ông còn cho lai các giống lanh với nhau và lai các chủng nấm với nhau, rồi tiếp tục 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) [32] [33]

Dựa trên các kết quả của Flor, các nhà khoa học sau này đã đưa ra

thuyết “gen đối gen” được phát biểu như sau: cứ mỗi một gen R quy định tính kháng ở giống cây ký chủ thì có một gen a quy định tính độc ở nòi ký sinh, không trước thì sau gen độc a tương ứng này sẽ vượt qua được gen kháng R dẫn đến tình trạng nhiễm bệnh Đồng thời, cứ mỗi một gen kháng

R ở giống cây ký chủ cũng sẽ có một gen A tương ứng ở ký sinh để kích hoạt cây ký chủ hình thành các phản ứng tự vệ chống lại gen A đó dẫn đến

tình trạng không nhiễm bệnh

Từ kiểu gen của cây ký chủ và kiểu gen của ký sinh ta có thể dự đoán được tính kháng nhiễm của cây ký chủ như sau:

Trang 40

Bảng 1.2: Cách dự đoán tính kháng nhiễm của cây ký chủ

Kiểu gen ký chủ

Theo nghiên cứu của Flor, trong hệ gen của các giống cây trồng thường chứa những gen có chức năng mã hóa tạo ra những phân tử tiếp nhận giúp cho ký chủ nhận biết được ký sinh tấn công vào, từ đó phát động các phản ứng tự vệ khác nhau để chống lại ký sinh Giống cây trồng đó

được gọi là có gen kháng (R)

Đối với ký sinh, chủng ký sinh nào có thể gây hại được trên một

giống cây ký chủ có gen kháng R thì trong hệ genom của chủng đó phải có

ít nhất một gen độc a có thể vượt qua được gen R, khi đó gen độc a được coi là gen độc tương ứng với gen kháng R

Theo mô hình của Flor, các gen kháng đều có tính trội Tuy nhiên,

mô hình này chưa giải thích được trường hợp gen kháng là gen lặn

Người ta phân chia gen kháng theo chức năng của chúng: gen kháng tạo ra các phân tử tiếp nhận chất cảm ứng của ký sinh; gen kháng trực tiếp tổng hợp ra các enzym để khử hoặc oxi hóa độc tố của ký sinh; gen kháng tạo ra các chất ức chế sự phát triển của ký sinh (mã hóa protein có trình tự các axit amin tương đồng với protein vỏ của virut…)

Cơ chế hoạt động của gen độc: gen độc tổng hợp ra các enzym phân giải vách tế bào của ký chủ, enzym thủy phân các hợp chất dinh dưỡng, tổng hợp ra các độc tố, tổng hợp ra các hooc môn sinh trưởng… Ngoài ra, gen độc không tạo ra các chất cảm ứng mà cây trồng có thể tiếp nhận được,

vì thế không có cơ chế kháng nào được phát động, kết quả cây trồng bị nhiễm bệnh

Tiêu đề	Chọn tạo giống lúa thuần kháng bệnh bạc lá bằng công nghệ chỉ thị phân tử
Tác giả	Vũ Đức Quang
Người hướng dẫn	PGS.TS. Lê Huy Hàm
Trường học	Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
Chuyên ngành	Nông nghiệp
Thể loại	Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ
Năm xuất bản	2011
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	174
Dung lượng	3,38 MB