Luận văn thạc sĩ ĐáNH GIÁ NGUỒN GEN PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG BỆNH BẠC LÁ

Luận văn thạc sĩ ĐáNH GIÁ NGUỒN GEN PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG BỆNH BẠC LÁ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

NGUYỄN VĂN KHỞI

ðÁNH GIÁ NGUỒN GEN PHỤC VỤ CHỌN TẠO

LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Khởi

LỜI CẢM ƠN

để hoàn thành luận văn này ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận ựược sự giúp ựỡ tận tình của nhiều cá nhân và tập thể

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ựến PGS.TS Phan Hữu Tôn, người

ựã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và các cán bộ công nhân viên chức Viện Cây lương thực và cây thực phẩm ựã tạo mọi ựiều kiện giúp ựỡ tôi trong suốt quá trình thực tập

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô trong Viện đào tạo sau ựại học, khoa Nông học, bộ môn Di truyền chọn giống, trường đại học Nông nghiệp Hà Nội ựã ủng hộ và giúp ựỡ tôi hoàn thành khóa luận này

Xin cảm ơn gia ựình, bạn bè và ựồng nghiệp ựã giúp ựỡ, ựộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Văn Khởi

MỤC LỤC

Lời cam ñoan……… i

Lời cảm ơn……….ii

Mục lục……….iii

Danh mục bảng……….vi

Danh mục hình ………vii

Danh mục các chữ viết tắt……… viii

I MỞ ðẦU 1

1.1 ðặt vấn ñề 1

1.2 Mục ñích 2

1.3 Yêu cầu 2

II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Nguồn gen và vấn ñề bảo quản nguồn gen cây lúa 3

2.2.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa 3

2.1.1.1 Nguồn gốc 3

2.1.1.2 Phân loại 4

2.1.2 Hiện trạng sử dụng nguồn gen cây lúa 5

2.1.3 Vấn ñề bảo quản nguồn gen cây lúa 6

2.1.4 Các hướng sử dụng nguồn gen lúa 7

2.1.5 Các kỹ thuật sinh học áp dụng ñể tạo nguồn gen cây lúa 8

2.2 Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa 10

2.2.1 Nguồn gốc và phân bố của bệnh bạc lá lúa 10

2.2.2 Tác hại của bệnh bạc lá lúa 11

2.2.3 Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa 12

2.2.4 Triệu chứng bệnh bạc lá lúa 14

2.2.5 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam 15

2.2.6 Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa 17

2.2.7 Cơ sở khoa học và các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh

bạc lá lúa 19

2.2.8 Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa 24

2.2.9 Các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh 29

2.3 Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam 33

III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1 Vật liệu nghiên cứu 39

3.2 địa ựiểm và thời gian nghiên cứu 41

3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 41

3.3.1 Nội dung 1 41

3.3.2 Nội dung 2 43

3.3.3 Nội dung 3 44

3.4 Phương pháp xử lý số liệu 50

IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51

4.1 Kết quả theo dõi ựặc ựiểm nông sinh học của các giống lúa tham gia thắ nghiệm vụ xuân 2011 51

4.1.1 Tình hình sinh trưởng phát triển ở giai ựoạn mạ 51

4.1.2 Thời gian qua các giai ựoạn sinh trưởng 53

4.1.3 Một số ựặc ựiểm hình thái của các giống lúa thắ nghiệm liên quan ựến tắnh chống bệnh bạc lá 60

4.1.4 Chiều cao cây và khả năng ựẻ nhánh của các giống lúa tham gia thắ nghiệm 64

4.1.5 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 67

4.1.6 Kết quả ựánh giá chất lượng gạo 71

4.2 Khả năng chống chịu ở ựiều kiện tự nhiên với sâu bệnh hại của các giống lúa tham gia thắ nghiệm 74

4.3 đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng lây nhiễm bệnh nhân tạo 77

4.4 Kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử DNA phát hiện gen Xa4, xa5, Xa7 82

4.4.1 Kiểm tra ñộ tinh sạch của DNA 82

4.4.2 Nhân DNA và ñiện di sản phẩm xác ñịnh các Xa – gens 82

4.5 Giới thiệu một số giống triển vọng 87

V KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 88

5.1 Kết luận 88

5.2 ðề nghị 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Danh sách các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá ựem lây nhiễm 39

Bảng 3.2 Danh mục các giống lúa tham gia thắ nghiệm 40

Bảng 4.1 Tình hình sinh trưởng ở giai ựoạn mạ của các giống lúa 52

Bảng 4.2 Thời gian qua các giai ựoạn sinh trưởng của các giống lúa 55

Bảng 4.3 đặc ựiểm hình thái của các giống lúa thắ nghiệm 61

Bảng 4.4 Chiều cao cây và khả năng ựẻ nhánh của các giống lúa 65

Bảng 4.5 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống 69

Bảng 4.6 Một số ựặc tắnh chất lượng gạo của các giống lúa 72

Bảng 4.7 Khả năng chống chịu với một số sâu bệnh hại chắnh của các giống 75 Bảng 4.8 Chiều dài vết bệnh lây nhiễm nhân tạo với các chủng vi khuẩn 78

Bảng 4.9 đánh giá khả năng kháng, nhiễm bệnh bạc lá với các chủng vi khuẩn79 Bảng 4.10 Kết quả chạy PCR tìm gen kháng bệnh bạc lá 83

Bảng 4.11 Giới thiệu một số giống triển vọng 87

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1: Kết quả lây nhiễm nhân tạo của giống 100138 81

Hình 4.2 Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa4 85

Hình 4.3 Kết quả ñiện di xác ñịnh gen xa - 5 85

Hình 4.4 Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa – 7 86

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism

ALP Amplicon Length Polymorphism

CCC Chiều cao cây

ðHNN HN ðai học Nông Nghiệp Hà Nội

EGMS Enviroment Sensitive Genic Male Sterile

F.T Fertile Temperature

IRRI International rice research instute

MAS Marker Assisted Selection

NST Nhiễm sắc thể

NSTN Năng suất tiềm năng

PCR Polymerase chain reaction

PGMS Photoperoid sensitive Genic Male Sterile

RAPD Random Amplified Polymorpism DNA

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism

S.T Sterile Temperature

SSR Single Sequence Repeat, Microsatellite

TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile

TGST Thời gian sinh trưởng

Viện DTNN Viện di truyền Nông Nghiệp

Viện KHKTNNVN Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Việt Nam

I MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề

Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa, ngô) Ngoài ñược sử dụng làm lương thực thì sản phẩm phụ của lúa gạo còn

có vai trò quan trọng trong ngành chế biến cũng như cho ngành chăn nuôi Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt ñới gió mùa nên rất thích hợp cho cây lúa phát triển Từ lâu, cây lúa ñã trở thành cây lương thực chủ yếu và

có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế quốc dân ðể từ m bột nước nông nghiệp lạc hậu trở thành nước xuất khẩu gạo thứ hai thế giới thì ngoài những ñiều kiện tự nhiên thuận lợi cùng kinh nghiệm sản xuất lúa nước từ lâu ñời của người dân cần phải kể ñến sự phát triển vượt bậc về khoa học nông nghiệp trong ñó, công tác giống và bảo vệ thực vật chiếm một vị trí hết sức quan trọng Hiện nay việc nâng cao năng suất và sản lượng lúa vẫn ñược xem

là chiến lược của nhiều vùng sản xuất lúa Tuy nhiên, một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm năng suất và sản lượng lúa hàng năm là sâu

bệnh Trong ñó, bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây hại

nặng

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

ra, là một trong những bệnh nhiệt ñới nguy hiểm nhất ñối với cây lúa miền Bắc Việt Nam Bệnh gây hại hại trên nhiều giống khác nhau, ñặc biệt là các giống lúa thuần và lúa lai nhập nội từ Trung Quốc Các biện pháp phòng trừ như biện pháp canh tác, chế ñộ bón phân hợp lý, biện pháp hoá học… ñều cho hiệu quả không cao Biện pháp phòng chống hữu hiệu nhất là chọn giống kháng bệnh

Muốn chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá lúa thành công và bền vững thì trước hết phải có nguồn vật liệu phong phú ðể sử dụng nguồn vật liệu này một cách hiệu quả chúng ta phải ñánh giá ñược các ñặc ñiểm nông sinh học cũng như khả năng chứa gen kháng của chúng Hiện nay ñã có nhiều gen kháng

ựược phát hiện, với 3 gen Xa4, xa5 và Xa7 là các gen có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh, bởi chúng có khả năng kháng ựược hầu hết các chủng vi khuẩn gây bệnh ở miền bắc Việt Nam (Phan Hữu Tôn và Bùi Trọng Thủy, 2004)

Trên cơ sở ựó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài: Ộđánh giá nguồn gen phục vụ chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc láỢ

1.2 Mục ựắch

- đánh giá ựược các ựặc ựiểm nông sinh học, năng suất, chất lượng và khả năng chứa gen kháng nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu về nguồn gen phục vụ công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá

- Tuyển chọn ựược một số mẫu giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt và chứa gen kháng bệnh bạc lá (Xa4, xa5, Xa7)

II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gen và vấn ựề bảo quản nguồn gen cây lúa

2.2.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa

2.1.1.1 Nguồn gốc

Cây lúa là một trong những cây ngũ cốc có lịch sử trồng trọt lâu ựời nhất Căn cứ vào các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam cây lúa ựã có mặt từ 3000 - 2000 năm trước công nguyên

Về nguồn gốc xuất xứ của cây lúa, cho ựến nay cũng có nhiều ý kiến khác nhau Có ý kiến cho rằng cây lúa ựược hình thành ựầu tiên ở vùng Tây Bắc Ấn độ, Myanmar, Thái Lan, Lào, Nam Trung Quốc, Việt Nam Một số tác giả cho rằng cây lúa bắt nguồn từ Ấn độ (Watt G., 1908, Vavilop N.T., 1926) Một số tác giả khác coi Nam Trung Quốc là vùng xuất hiện cây lúa ựầu tiên (De Caldolle A., 1885; Roshevits R.U., 1930) Lại có người cho rằng cây lúa có nguồn gốc ở Việt Nam, Campuchia như Chevalier A., 1937; Komarov V.L., 1938; Erughin P.S., 1950 Một số tác giả khác lại cho rằng quê hương cây lúa là vùng ựồng bằng đông Nam Á Như vậy, những ý kiến

có tắnh chất chung nhất ựều cho rằng cây lúa trồng có nguồn gốc từ đông Nam Châu Á

Về nguồn gốc thực vật, cây lúa thuộc họ hoà thảo (Graminea), chi

Oryza Trong khi Oryza có nhiều loài, trong ựó chỉ có hai loài trồng trọt là: Oryza sativa, phổ biến ở Châu Á có bộ NST 2n = 24 và một số loài khác là Oryza glaberrima ựược trồng với diện tắch nhỏ ở Tây Phi Theo các tác giả ở

đại học Nông nghiệp Triết Giang (Trung Quốc) thì lúa trồng bắt nguồn từ lúa

dại Oryza sative L.Fsoptaneae Một số tác giả khác như đinh Dĩnh, Bùi Huy đáp, đinh Văn Lữ cho rằng Oryza fatua là loại lúa dại gần nhất và ựược coi là tổ tiên của lúa trồng hiện nay Còn theo Natalin N.B thì Oryza sativa và

Oryza glaberrima có tổ tiên chung là Oryza pennis Moench

2.1.1.2 Phân loại

C.Linne là người ựầu tiên ựặt nền móng cho việc phân loại Oryza Cho

ựến nay việc phân loại chia Oryza có nhiều ý kiến khác nhau: Roshevits R.U (1931) chia Oryza làm 19 loài; Chaherjee (1948) chia làm 3 loài: Richharia R

(1960) chia làm 18 loài; viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI (1963) phân chia Oryza làm 19 loài Riêng loài lúa trồng Oryza sativa cũng có nhiều cách phân loại khác nhau song trong thực tế sản xuất hiện nay có thể chia lúa trồng theo

4 loại hình lúa tiêu chuẩn phân lại khác nhau:

- Theo mùa vụ gieo cấy trong năm và thời gian sinh trưởng: Lúa chiêm

và lúa mùa

- Theo ựiều kiện tưới và gieo cấy: Lúa nước và lúa cạn

- Theo chất lượng và hình dạng hạt: Lúa nếp và lúa tẻ; lúa hạt tròn và hạt dài

- Theo ựiều kiện sinh thái và vĩ ựộ ựịa lý: Indica (lúa tiên), Japonica (lúa cánh)

* Kiểu Indica

Kiểu này có nguồn gốc phân bố ở những vùng vĩ ựộ thấp như Ấn độ, Nam Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia, Những giống này có ựặc ựiểm chắnh là cao cây, lá nhỏ, xanh nhạt, thân rạ yếu, mẫn cảm với quang chu kỳ, bông xoè, hạt dài, vỏ trấu mỏng, hạt dễ rụng và có ựặc tắnh ngủ nghỉ Lúa Indica chịu phân kém, dễ lốp ựổ và cơm thường khô

* Kiểu Japonica

Kiểu này ựược phân bố ở vùng vĩ ựộ cao như Nhật Bản, Triều Tiên, Bắc Trung Quốc, Châu Âu mà nguồn gốc từ vùng đông Bắc của vùng đông Nam Châu Á Trong quá trình tiến hoá kiểu cây này ựã tạo ra nhiều loại hình chống lạnh tốt, ựược trồng nhiều ở Châu Á, Châu Âu, Califocnia Khác với dạng Indica, dạng Japonica thấp cây, lá to, xanh ựậm, bông chụm, hạt ngắn,

vỏ trấu dầy, ít rụng hạt

Về phẩm chất dạng này cơm thường dẻo, dính, ít nở do hàm lượng amylose trong hạt thấp Nói chung lúa Japonica thích nghi với ñiều kiện thâm canh, chịu phân tốt, nên có khả năng cho năng suất cao

Ngày nay do nhu cầu giao lưu, việc phân bố của lúa Indica và Japonica không nguyên dạng ban ñầu Nước ta ñã nhập nội nhiều giống mới Japonica

và lai với các giống lúa Indica tạo ra nhiều giống lúa như Nông nghiệp I, VN10 có khả năng chịu rét tốt

* Kiểu Javanica

Kiểu này là kiểu trung gian giữa Indica và Japonica, có nguồn gốc từ Indonexia, ñược phân bố nhiều ở Indonexia, Malayxia, Philippin Nhìn chung kiểu Javanica có ñặc ñiểm là cao cây, lá to, ñẻ nhánh kém, thân dày, ít rụng hạt, hạt thưa và rộng, có râu dài

2.1.2 Hiện trạng sử dụng nguồn gen cây lúa

Việt nam nổi tiếng về sự phong phú, ña dạng sinh học ðây ñược coi là cái nôi của nhiều loài cây lương thực quan trọng Theo thống kê nước ta có tới hơn 1810 giống ngô, 75 giống khoai lang, 33 giống ñay, 114 giống lạc,

224 giống ñậu ñỗ, 48 giống dâu… Các nhà khoa học cho rằng Việt Nam là một trong những cái nôi của nền văn minh nông nghiệp lúa nước, cả nước có khoảng 2.000 giống lúa cổ truyền trong ñó có 206 giống lúa nếp, hiện vẫn còn những loài lúa hoang dại trong tự nhiên Qua quá trình canh tác hàng nghìn năm, Việt Nam ñã lưu giữ, chọn tạo ñược nhiều giống lúa quý, chất lượng nổi tiếng. Do quá trình chọn lọc, trồng cấy hàng nghìn ñời nên chúng có khả năng thích nghi và chịu ñựng tốt với môi trường ruộng ñồng [43], [47]

Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI ñã hợp tác chính thức với Việt Nam

từ năm 1975 trong chương trình thử nghiệm giống lúa quốc tế (IRTP) trước

đây và nay là chương trình đánh giá nguồn gen cây lúa (INGER) Trong quá trình hợp tác, Việt nam đã nhận được 279 tập đồn lúa gồm hàng nghìn mẫu giống mang nhiều đặc điểm nơng sinh học tốt, năng suất cao, chất lương tốt, chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận

Việt Nam đã tiến hành cơng tác bảo tồn nguồn gen từ những năm 1987, kết quả đạt được là đã bảo tồn và lưu giữ được trên 13.500 giống thực vật tại trung tâm tài nguyên thực vật (Lưu Ngọc Trình, 2000), trên 450 giống lúa cĩ khả năng chịu hạn, chịu úng ngập và chống chịu sâu bệnh tốt (Trần Duy Quý, 2000), trên 480 giống cây ăn quả và rau (Vũ Mạnh Hải, 2000) [7]

Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đã nghiên cứu bình tuyển, phục tráng, chọn lọc và thử nghiệm một số dịng/giống cây trồng để phát triển trong sản xuất: giống khoai mơn KMC-1 và KMN-1, khoai sọ KS-5, lúa nếp Quýt đặc sản, lúa thơm ngắn ngày LT-3, lúa nếp thơm ngắn ngày NT-96, giống hoa Uất Kim Cương Tím, giống đậu tương nhập nội TN1, đậu tương cao sản DT-2006 ðặc biệt, giống khoai sọ KS4 và giống hoa ðuơi chồn đỏ đã được cơng nhận là giống tiến bộ kỹ thuật (giống quốc gia) [46]

2.1.3 Vấn đề bảo quản nguồn gen cây lúa

Cây lúa đươc xem như là cây trồng đầu tiên trên thế giới được cơng bố hồn thành đọc chuỗi ký tự DNA [40] Với khoảng 50.000 gen, bộ genom cây lúa cĩ 12 nhiễm sắc thể bao gồm 430 triệu cặp base của phân tử DNA, trung bình mỗi gen cĩ khoảng 3000bp Nguồn gen phong phú này chủ yếu tồn tại

trong các giống địa phương Với hệ gen phong phú Indica: 45.000 – 56.000 gen, Japonica: 32.000 – 50.000 gen (2003), đây là nguồn vật liệu khởi đầu

quan trọng để các nhà chọn giống lai tạo giống mới

* ðặc điểm của giống lúa địa phương

Các giống lúa địa phương được hình thành do quá trình chọn lọc tự nhiên

và nhân tạo lâu dài trong điều kiện địa phương do vậy, chúng cĩ một số đặc

ñiểm cơ bản ñó là [7]:

- Cho năng suất ổn ñịnh do thích nghi cao với ñiều kiện ñịa phương

- Có tính chống chịu tốt với một số sâu bệnh nguy hiểm và ñiều kiện bất thuận của tự nhiên Trong quần thể các giống lúa ñịa phương tồn tại rất nhiều gen quý như: các gen quy ñịnh tính kháng bệnh, gen quy ñịnh mùi thơm…

Ở các ñịa phương do tập quán, ñiều kiện canh tác, khả năng tiếp cận khoa học kỹ thuật của ñồng bào các dân tộc miền núi chưa cao, nên nhiều nơi còn duy trì và trồng một số giống lúa ñịa phương bản ñịa Thành phần của các giống lúa này rất ña dạng và phong phú Dần dần, do sự phát triển kinh tế trong ñó có nông nghiệp thì họ sẽ bỏ dần giống cũ và thay thế các giống lúa lai mới nhập nội có năng suất cao hơn nhưng khả năng kháng bệnh lại rất kém

ñã tiềm ẩn nguy cơ sâu bệnh bùng phát trên diện rộng Do ñó công tác chọn tạo các giống lúa có khả năng kháng bệnh là việc làm rất cấp thiết nhằm ñảm bảo am ninh lương thực Tuy nhiên, ñể chọn tạo giống kháng sâu bệnh thành công thì nguồn gen các giống lúa ñịa phương bản ñịa có ý nghĩa rất to lớn Vấn ñề ñặt ra là phải thường xuyên tiến hành ñánh giá, thu thập và bảo quản nguồn gen, dùng các biện pháp kỹ thuật thích hợp ñể lai tạo giống mới dựa trên những tính trạng tốt của các giống lúa ñịa phương

2.1.4 Các hướng sử dụng nguồn gen lúa

Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bằng nhiều phương pháp khác nhau và tuỳ vào từng ñiều kiện cụ thể, người ta có nhiều cách ñể sử dụng nguồn gen ñịa phương làm sao ñể ñạt kết quả tốt nhất

- Dùng phương pháp chọn lọc trực tiếp: Từ quần thể ñịa phương, các nhà khoa học tiến hành chọn tạo trực tiếp bằng cách chọn những cá thể tốt nhất với kiểu sinh thái ñịa lý và gây thành giống mới Ví dụ: Giống lúa Mộc Tuyền ñược chọn ra từ giống Mộc Khâm [7]

- Dùng trong các tổ hợp lai: Các nhà khoa học sử dụng các giống lúa ñịa phương có một số phẩm chất tốt như có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh

và ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận, mang gen mùi thơm… ñể lai với các giống khác có tính trạng bổ sung như thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, … nhằm tạo giống mới

- Dùng phương pháp gây ñột biến: Các giống ñịa phương mang tính trạng quý nhưng còn có nhược ñiểm ñược sử dụng làm vật liệu gây ñột biến nhằm cải tiến tính trạng mong muốn Ví dụ: ñã gây ñột biến tạo dòng nếp cái hoa vàng vừa mang gen mùi thơm vừa cấy ñược cả hai vụ, khắc phục ñược nhược ñiểm phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, dễ ñổ…[1]

2.1.5 Các kỹ thuật sinh học áp dụng ñể tạo nguồn gen cây lúa

2.1.5.1 Nuôi cấy bao phấn

Nuôi cấy bao phấn ñể tạo cây ñơn bội là kỹ thuật ñược áp dụng tương ñối

thành công trên các giống lúa Japonica Tuy nhiên ñây cũng là một nhược

ñiểm vì chương trình cải tiến giống lúa của các nước nhiệt ñới và cận nhiệt

ñới thuộc Châu Á yêu cầu phải tạo ñược nhóm lúa Indica

2.1.5.2 Cứu sống phôi mầm

Là kỹ thuật khắc phục hiên tượng bất thụ khi lai xa, có thể tạo ra con lai, ñặc biệt là khi lai giữa lúa hoang dại và lúa trồng Tuy nhiên, nhược ñiểm của phương pháp này là sự tái tổ hợp các genom bố mẹ và nhiều con lai khác khác loài có thể không cho ra một giá trị cụ thể nào cả Do vậy, nó ít ñược sử dụng trong chương trình cải tiến giống

2.1.5.3 Khai thác bất dục ñực tế bào chất

Kỹ thuật này dùng ñể tạo ra các giống lúa lai F1, ñã và ñang áp dụng khá thành công ở Trung Quốc với ưu thế về năng suất vượt 20 – 30% so với các giống lúa ñang trồng có năng suất cao nhất [2]

Hệ thống lúa lai 3 dòng: Dòng A (bất dục ñực), dòng B (duy trì tính bất dục), dòng R (phục hồi hữu dục), ñã ñược áp dụng khá thành công với khoảng

22 dòng CMS có nguồn gốc từ IRRI và Trung Quốc (Jachuk, 1986) Lúa lai 3 dòng tạo ưu thế lai với những ưu ñiểm như: có khả năng cho năng suất cao, có

khả năng tích luỹ chất khô cao, khả năng thích nghi rộng, cây con phát triển mạnh, có tính kháng sâu bệnh Tuy nhiên nhược ñiểm của ưu thế lai là quá trình thuần hoá dòng cha mẹ rất tốn kém, giá thành hạt lai cao

Hệ thống lúa lai 2 dòng ra ñời ñã phần nào khắc phục ñược những nhược ñiểm trên Hệ thống lúa lai hai dòng bao gồm: dòng PGMS (bất dục ñực do tính cảm quang) và TGMS (bất dục ñực do tính cảm nhiệt) Ưu ñiểm của hệ thống này là có thể dùng bất kỳ nguồn cho phấn nào ñó trong quá trình sản xuất hạt lai

2.1.5.4 Dung hợp tế bào trần

Phương pháp này ñã ñược áp dụng ñể tái sinh cây lúa từ tế bào trần ở cả

hai loại hình Indica và Japonica (Lee et al, 1989) Người ta cũng có thể sản

xuất con lai somatic giữa các loài có khoảng cách di truyền rất xa Tuy nhiên, lợi ích của những con lai này vẫn chưa ñược biết rõ

2.1.5.5 Kỹ thuật chuyển gen

ðây là kỹ thuật ñược tạo ra nhờ những tiến bộ trong nuôi cấy mô và sinh học phân tử Có hai cách ñể chuyển một gen lạ vào cây trồng:

- Chuyển qua vector: Các plasmis có thể ñược dùng làm vector ñể chuyển các vật liệu di truyền vào tế bào thực vật, nó ñược gọi là Ti-plasmis và

Ri-plasmis

- Truyền trực tiếp ADN bằng các phương pháp: Phương pháp vi tiêm (tiêm trực tiếp dung dịch ADN vào các tế bào trần dưới áp lực cao); Biến nạp bằng xung ñiện (trong ñiện trường xoay ñều với tần số cao, các tế bào trần liên kết lai với nhau, sau ñó dùng xung ñiện một chiều ñể dung hợp chúng lại); Phương pháp mở lỗ ñiện (các tế bào trần và ADN cần biến nạp cùng nằm trong một dung dịch sinh lý thích hợp, người ta cho xung ñiện chạy qua dung dịch, tạo nên các lỗ hổng trên màng sinh chất, nhờ vậy các phân tử ADN có thể chui vào bên trong); Dùng súng bắn gen,

2.1.5.6 Ứng dụng marker phân tử

Kỹ thuật này dùng ñể ñánh dấu các gen có tầm quan trọng kinh tế Những ứng dụng của phương pháp này là:

- Xác ñịnh mức ñộ phong phú di truyền

- Xác ñịnh mức ñộ chính xác về di truyền của con lai

- Ước ñịnh mức ñộ lẫn tạp và phát hiện sự du nhập gen hoang dại

2.2.Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa

2.2.1 Nguồn gốc và phân bố của bệnh bạc lá lúa

Bệnh bạc lá lúa ñược phát hiện ñầu tiên ở Fukuoka - Nhật Bản, vào năm

1884, và trở nên phổ biến ở tất cả các nước trồng lúa trên thế giới trong khoảng từ cuối thập kỷ 60 ñến ñầu thập kỷ 80, ñặc biệt là các nước trồng lúa châu Á như Ấn ðộ (1940), Indonexia (1950), Philippin (1957), Trung Quốc (1957), Pakistan (1976) Ngoài ra, người ta còn quan sát ñược bệnh này ở châu Phi (1975) và châu Mỹ la tinh (1979) [24]

Tuy nhiên, bệnh bạc lá phổ biến và gây hại nặng nhất ở các nước trong vùng nhiệt ñới châu Á như: Ấn ðộ, Philippin và Việt Nam ðặc biệt, bệnh gây hại nặng hơn khi mở rộng diện tích trồng 1 số giống lúa nửa lùn cho năng suất cao kết hợp với các hình thức thâm canh trong cuộc Cách mạng xanh [70] Vì vậy, ñây là vấn ñề rất quan trọng ñối với các nước trồng lúa nói chung và các nước trồng lúa ở nam Á nói riêng

Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa ñược phát hiện từ sau hoà bình lập lại (1954), trên các giống lúa ñịa phương cao cây, nhưng mức ñộ gây hại không nghiêm trọng [19] Khi phong trào thâm canh lúa phát triển, mở ñầu bằng việc gieo trồng các giống lúa cải tiến, chịu phân, cho năng suất cao, kết hợp với việc sử dụng nhiều phân bón, ñặc biệt là phân ñạm thì bệnh bạc lá thực sự trở nên nghiêm trọng và thường xuyên gây hại trong vụ mùa Bệnh ñã phát triển thành dịch lớn ở một số tỉnh ðồng bằng sông hồng trong vòng từ năm 1968-

1975 [47]

Trong những năm gần ñây, bệnh bạc lá có xu hướng tăng lên và gây hại

ở cả vụ xuân ðiều này do nhiều nguyên nhân gây nên, trong ñó phải kể ñến việc gieo trồng và sử dụng rộng rãi các giống lúa nhập nội từ Trung Quốc, chưa qua khâu ñánh giá tính chống bệnh Phần lớn các giống này có phản ứng nhiễm vừa ñến nhiễm nặng ñối với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá ở Việt Nam Theo cục Bảo vệ thực vật, trong năm 1994, diện tích bị bệnh bạc lá hại

ñã lên tới 120.000 ha ở các tỉnh ðồng Bằng Sông Hồng [47] Theo Hà Minh Trung (1996), bạc lá lúa là một trong ba loại bệnh nặng và phổ biến trên cả nước [45]

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của ngành trồng lúa, nhiều công trình nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa ñã ñược tiến hành và tập trung vào các mặt như dịch tễ học, ñặc ñiểm sinh lý sinh hoá của vi khuẩn, giống chống bệnh Những thành công trong các công trình nghiên cứu này ñã góp phần không nhỏ vào việc làm giảm tác hại của bệnh bạc lá, làm tăng chất lượng và sản lượng lúa hàng năm

2.2.2 Tác hại của bệnh bạc lá lúa

Tác hại chủ yếu của bệnh bạc lá lúa là làm cho lá ñòng và các lá công năng cháy, sớm tàn, nhanh chóng trở nên khô, chết; làm bộ lá xơ xác, ảnh hưởng tới khả năng quang hợp của cây; làm tăng tỉ lệ hạt lép, dẫn tới giảm năng suất rõ rệt [16], [48] Tuy nhiên, mức ñộ thiệt hại nặng hay nhẹ còn phụ thuộc khả năng kháng của từng giống và tác nhân gây bệnh là các chủng vi khuẩn khác nhau

Ấn ðộ hàng năm có tới hàng triệu ha bị bệnh nặng, năng suất giảm từ 6 – 60% (Theo Srivastava,1972) [70]

Ở Nhật Bản trong những năm gần ñây hàng năm có từ 300.000 – 400.000 ha lúa bị bệnh nặng, với năng suất giảm từ 20 – 30%, có nơi tới 50% Còn ở Việt Nam, theo thí nghiệm của Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam tại Văn ðiển cho thấy giống lúa Trân Châu Lùn bị bệnh 100%, vụ mùa năm 1969 ñạt năng suất 177 tạ/ha và vụ mùa năm 1970 chỉ ñạt

15 tạ/ha Năng suất lúa bị bệnh giảm so với ruộng bình thường không bị nhiễm bệnh là 40 – 60% (Mai Văn Quyết, 1969 – 1970) [24], [28] Còn trong những năm 1970 – 1975 bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng cho một số giống lúa mới, ñặc biệt là giống lúa NN8 cấy trong vụ mùa

Bệnh gây hại nặng ở các tỉnh ñồng bằng ven biển như Hà Nam Ninh (cũ), Thái Bình với 18% diện tích giống NN8 bị bệnh, năng suất giảm từ 30 – 60% (Theo ðường Hồng Dật, 1998) [4]

Năm 1996 diện tích bị nhiễm ở các tỉnh miền Bắc, miền Trung là 304.700

ha (gấp 2,5 lần so với vụ mùa năm 1995), các giống bị nhiễm gồm: Các giống lúa lai, lúa thuần Trung Quốc, CR203 Tỷ lệ bị bệnh trên nhiều giống lên tới 90 – 100% với cấp bệnh từ cấp 7 – cấp 9 và gây cháy lá (Theo Viện Bảo vệ thực vật,1998) [51] Còn năm 1997phát sinh mạnh trong cuối vụ ñông xuân, sau vụ mưa giông diện tích bị bệnh tăng tới 29 lần, tỷ lệ bệnh trung bình là 20%, nơi cao 70% - 90%, chủ yếu trên các giống lúa lai, lúa thuần Trung Quốc, CR203 Theo Tạ Minh Sơn [25] thì cứ 1% chỉ số bệnh làm giảm 0,94 tạ/ha

Năm 1999 diện tích lúa bị nhiễm bệnh bạc lá là 112.000 ha (Cục BVTV – 1999) Năm 2000 chỉ tính riêng các tỉnh phía Bắc diện tích lúa bị bệnh bạc

lá là: 76.000 ha (TT BVTV phía Bắc – 2000) Vụ mùa 2005 riêng tỉnh Nghệ

An diện tích lúa bị bệnh là 15.000 ha, bệnh hại chủ yếu trên các giống lúa lai

Trung Quốc như: Nhị ưu 838, D.ưu 52… [30]

2.2.3 Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa

Lúc ñầu các nhà khoa học cho rằng ñây là một bệnh sinh lý, sau ñó

Takaishi (1908), Bokura (1911) ñã phân lập ñược vi khuẩn ký sinh trên lá bệnh và kết luận ñây là bệnh vi khuẩn, không phải bệnh sinh lý [70]

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa ñược gọi tên là Xathomonas oryzae pv

oryzae Ngoài ra trước ñây, vi khuẩn này còn ñược gọi bằng rất nhiều tên

khác như: Bacillus oryzae Hori et Boruka (Boruka, 1911), Pseudomonas

Oryzae Uyeda et Ishiyama (Ishiyama, 1922), Xathomonas oryzae (Uyeda et

Ishiyama) Dowson (Dowson,1948) [7]

Năm 1922, Ishitama ñã chỉ ra rằng vi khuẩn gây bệnh bạc lá có hình gậy ngắn, hai ñầu hơi tròn, kích thước từ 1 – 2 x 0.5 - 0.9am, có một tiêm mao dài

6 – 8àm Vi khuẩn nhuộm gram âm, không hình thành bào tử, các tế bào vi khuẩn có màng nhầy bao bọc và ñược nối với nhau thành một khối vững chắc

Vi khuẩn gây bệnh chủ yếu bằng hình thức xâm nhập vào hệ thống mạch dẫn của lá và ăn dọc theo hệ thống mạch dẫn nhờ thẩm thấu các chất dinh dưỡng trong dung dịch qua vách tế bào Những chất dinh dưỡng ở dạng phức tạp sẽ ñược chuyển thành dạng ñơn giản, nhờ hệ thống men của vi khuẩn trước khi ñược hấp thụ [16]

Con ñường xâm nhập chủ yếu của vi khuẩn X 0ryzae là qua các vết

thương, vết xây xát ở trên lá do mưa bão gây ra Ngoài ra vi khuẩn còn có thể xâm nhập qua lỗ thuỷ khổng ở mép lá, ñầu mút lá [16], [18] Khi tiếp xúc với

bề mặt lá lúa có màng nước ướt vi khuẩn dễ dàng xâm nhập vào các lỗ thuỷ khổng phân bố ở ñầu mút lá và 2 bên mép lá Sau khi xâm nhập vào lỗ thuỷ khổng, vi khuẩn nhân nhanh trong biểu mô, là nơi thông với hệ thống mạch dẫn lá Khi ñó, một số vi khuẩn xâm nhập vào hệ thống này, còn một số khác thoát ra ngoài lỗ thuỷ khổng (Taoei và Muko,1960) [20]

Ở một số nước nhiệt ñới, do thói quen xén ñầu lá mạ trước khi cấy vô tình ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập vào bên trong và gây hại [28] Ngoài con ñường xâm nhập qua lá, vi khuẩn còn có thể xâm nhập vào hệ thống mạch nhựa ở rễ qua phần rễ bị ñứt trong quá trình nhổ mạ cấy Khi vi khuẩn xâm nhập qua rễ, cây lúa thường biểu hiện triệu chứng Kresek, làm lá và toàn bộ cây bị héo rũ [15]

Sự sinh sản ñộc tố của vi khuẩn Xathomonas oryzae pv oryzae:

Theo Egawa và cộng tác viên, 1996 lần ñầu tiên ñã tách, chiết ñược Phenylacetic axit thô trên môi trường Wakimoto nuôi cấy vi khuẩn sau ñó sử dụng dịch chiết ñể xử lí mạ Kết quả cho thấy Phenylacetic axit có khả năng

gây heo mạ non, ức chế sự phát triển của cây mạ sau 3 ngày xử lí

Puruthosaman và Prasad, 1972 ñã tách chiết ñược phenolic trong môi

trường nuôi cấy vi khuẩn Xathomonas oryzae pv oryzae sau ñó xử lí lá lúa

non và cho kết quả lá bị héo rất nhanh chỉ sau 12 giờ, trong khi ñó, ñối chứng

xử lí bằng nước cât vô trùng sau 4 ngày lá lúa mới bắt ñầu vàng úa nhưng

không có hiện tượng héo như khi xử lí dịch chiết vi khuẩn Xathomonas

Theo S.H.O.U mô tả triệu chứng bạc lá như sau: Bệnh thường xuất hiện

từ giai ñoạn ñẻ nhánh ñến trỗ, trường hợp nghiêm trọng bệnh có thể xuất hiện

bị bệnh Các vết bệnh có thể bắt ñầu từ một hoặc hai bên rìa lá Trên những giống dễ bị nhiễm bệnh lá thường bị héo tàn ñi như ñổ nước sôi, lá bạc trắng rồi chết Trên mô bệnh còn tươi quan sát thấy những giọt dịch màu trắng sữa

do vi khuẩn tiết ra Giọt dịch này chuyển sang màu vàng rơm ñọng lại thành

hình cầu nhỏ li ti trên lá và rơi xuống nước

- Trên hạt: Hạt bệnh quan sát thấy những vết bệnh không màu, xung quanh có viền nước, các vết bệnh còn thấy rõ khi hạt thóc còn non và xanh Khi hạt chín vết bệnh chuyển sang màu vàng xám hoặc vàng nhạt

Còn ở Việt Nam, theo Lê Lương Tề bệnh bạc lá gây nên chủ yếu là triệu chứng bạc lá Các triệu chứng Kresok hoặc vàng nhạt không ñược nhắc ñến

có lẽ do triệu chứng này ít xuất hiện và không gây hại nghiêm trọng [5]

Theo kết quả nghiên cứu của bộ môn Bệnh cây - trường ðại học Nông nghiệp I cho biết có 2 triệu chứng bạc lá lúa là bạc lá gợn vàng và bạc lá gợn xanh, trong ñó bạc lá gợn xanh nguy hiểm hơn bạc lá gợn vàng Bạc lá gợn vàng phổ biến hầu hết trên các giống lúa và các mùa vụ còn bạc lá gợn xanh chủ yếu xuất hiện trên các giống lúa ngắn ngày, chịu phân, phiến lá to (NN

27, I1 ) Thông thường ranh giới giữa mô bệnh và mô khoẻ ñược phân biệt

rõ ràng bằng ñường gợn sóng màu vàng hoặc không vàng hoặc ñường viền màu nâu liên tục hoặc ñứt quãng [16]

Các triệu chứng ñó là do vi khuẩn xâm nhập vào mô lá ñã sản sinh ra ñộc

tố Xanthomonin ðộc tố Xanthomonin là các axit hữu cơ (Trans – 3 –

Methylthio – Acryli axit, Tiglic axit, Succinic axit, Fumaric axit, ) và các polysaccharide (Glucose, Mannose, Glucoronic axit, .) gây ra triệu chứng héo cho tất cả các giống lúa nhiễm bệnh bạc lá ở tất cả các giai ñoạn sinh trưởng của cây lúa kể cả giai ñoạn mạ, ñẻ nhánh, làm ñòng - trỗ bông [30] 2.2.5 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam

2.2.5.1 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa

Ở miền Bắc nước ta, bệnh bạc lá có thể phát sinh và phát triển trong tất cả các mùa vụ Vào vụ chiêm xuân, bệnh thường phát sinh trong tháng 3, tháng 4

và phát triển mạnh vào tháng 5, tháng 6 Tuy nhiên, mức ñộ bệnh nhẹ và ít hại hơn trong vụ mùa Ở vụ mùa, bệnh có thể phát sinh vào tháng 8, ñặc biệt là khi lúa bước vào giai ñoạn làm ñòng ñến trỗ và chín sữa ðối với trà cấy muộn, lúa

trỗ vào khoảng tháng 10, thì thiệt hại của bệnh thường nhẹ hơn [16]

2.2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa

* Nguồn bệnh ban ñầu

Trên thế giới, có một số ý kiến khác nhau về nguồn bệnh ban ñầu của bệnh bạc lá lúa Tuy nhiên, các ý kiến này ñều công nhận rằng nguồn bệnh ban ñầu quan trọng của bệnh bạc lá là tàn dư cây bệnh trên ñồng ruộng và trên

cỏ dại ðây cũng chính là nguồn bệnh có ý nghĩa quan trọng trong việc lan truyền bệnh cho vụ sau [9]

Theo Lê Lương Tề, nguồn bệnh ban ñầu ở nước ta là hạt giống, tàn dư cây bệnh, các viên keo vi khuẩn tồn tại ở cuối vụ ñều có thể là nguồn bệnh ban ñầu [19]

* ðiều kiện ngoại cảnh

Hầu hết các kết quả nghiên cứu ñều cho rằng bệnh phát triển thuận lợi trong ñiều kiện nhiệt ñộ từ 26 - 30o C, ẩm ñộ cao (> 90%), bệnh phát sinh thành dịch trong khoảng nhiệt ñộ 22 – 310c, tối thích là 27 – 300c [25] Ẩm ñộ cũng ảnh hưởng lớn ñến sự phát sinh phát triển của bệnh ẩm ñộ từ 79,3% - 92,8% làm tăng sự phát triển của bệnh, còn ẩm ñộ từ 60,3% - 77% hạn chế sự phát triển của bệnh [56] ðặc biệt là khi trời có mưa bão không những gây nên những vết thương trên lá mà còn tạo ñiều kiện thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập vào mạch dẫn lá Bệnh cũng phát triển mạnh hơn ở những vùng ñất ẩm thấp, khó thoát nước và hay bị ngập [25] Nhiệt ñộ dưới 180c và trên 37,20c ñều hạn chế sự phát triển của bệnh (Devadath, 1985) [56] ðối với lúa cấy, ở vùng ñất màu mỡ thì thường bị hại nặng hơn ở vùng ñất xấu [19]

Bên cạnh ñó, có ý kiến cho rằng thời gian chiếu sáng cũng ảnh hưởng tới

sự phát triển của bệnh bạc lá Trong ñiều kiện ñủ ánh sáng thì bệnh phát triển mạnh hơn trong ñiều kiện thiếu ánh sáng Do ánh sáng có tác dụng kích thích

sự phân chia và nhân lên của vi khuẩn [25]

* Kỹ thuật canh tác

Trước tiên, ta phải kể tới sự ảnh của phân bón ñối với sự phát triển của bệnh bạc lá lúa, ñặc biệt là phân ñạm Mức ñộ ảnh hưởng của phân ñạm phụ thuộc vào lượng bón và thời kỳ bón Nếu bón quá nhiều phân ñạm, bón lai rai, bón muộn sẽ làm cho cây lúa xanh tốt, thân lá mềm yếu nên vi khuẩn dễ xâm nhập vào mạch dẫn hơn Nếu bón thúc sớm, tập trung sẽ có tác dụng kích thích

ñẻ nhánh tập trung và làm giảm nhẹ tác hại của bệnh hơn Theo Modal và Miah (1985), khi bón kali tăng sẽ làm giảm mức ñộ nhiễm bệnh bạc lá lúa [64]

Bên cạnh ñó, ở ruộng lúa có mực từ 10-15 cm thường bị bệnh nặng hơn

ở ruộng có mực nước từ 5-7 cm ðồng thời bệnh cũng phát triển mạnh hơn ở ruộng lúa cấy dầy [26]

2.2.6 Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa

Có rất nhiều biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa như: Biện pháp canh tác, biện pháp hoá học, biện pháp chọn giống chống bệnh, và biện pháp phòng trừ sinh học Mỗi biện pháp ñều có ưu, nhược ñiểm riêng nhưng biện pháp chọn giống chống bệnh và biện pháp phòng trừ sinh học ñược các nhà khoa học quan tâm hơn cả

2.2.6.1 Biện pháp canh tác

Bao gồm việc dọn vệ sinh ñồng ruộng, bón phân và tưới nước hợp lý ðây là biện pháp ñơn giản, dễ thực hiện, ít tốn kém nhưng hiệu quả hòng trừ không cao, không có khả năng dập dịch

2.2.6.2 Biện pháp hoá học

Biện pháp hoá học có hiệu quả phòng trừ cao nhưng lại gây ñộc hại tới môi xung quanh, tới nông sản, thậm chí ảnh hưởng tới cả con người và tiêu tốn về kinh tế Những nghiên cứu ở Nhật Bản ñã chỉ ra rằng: dùng thuốc boócño và các hợp chất chứa ñồng ñể phun ñã phần nào hạn chế ñược tác hại của bệnh, nhưng ñồng thời gây ñộc cho lúa (Dẫn theo Devadath, 1985) [56]

2.2.6.3 Biện pháp phòng trừ sinh học

Hiện nay, trên thế giới ñã có một vài công trình nghiên cứu về biện pháp

phịng trừ sinh học Islam-N và Bora-LC (1998) đã đưa ra biện pháp phịng

trừ bệnh bạc lá bằng việc sử dụng hai chủng vi khuẩn Rhizobacterial vào việc

khử trùng hạt giống Kết quả cho thấy vi khuẩn này khơng chỉ cĩ tác dụng làm giảm ảnh hưởng của bệnh bạc lá lúa mà cịn cĩ tác dụng làm tăng năng suất lúa đối với những cây được xử lý khử trùng [20], [58]

Cịn tác giả Nivedita và cộng sự đã (2002) xác định tác dụng phịng trừ

của vi khuẩn Bdellovibrio bacteriovorus bằng cách lây nhiễm nhân tạo dung dịch cĩ chứa vi khuẩn này và vi khuẩn X oryzae theo những tỉ lệ tương ứng

khác nhau (1:1, 9:1 và 99:1) Kết quả cho thấy: cả chiều dài vết bệnh và triệu

chứng bệnh đều giảm tương ứng với tỉ lệ vi khuẩn B bacteriovorus tăng lên

trong dung dịch lây nhiễm [65]

2.2.6.4 Biện pháp chọn tạo giống chống bệnh

Biện pháp chọn tạo giống chống bệnh là biện pháp cĩ hiệu quả cao, khơng gây ơ nhiễm mơi trường và được coi là biện pháp chiến lược trong bất

kỳ chương trình phịng chống bệnh nào ðể cĩ thể chọn tạo ra giống vừa cĩ khả năng chống bệnh tốt vừa cho năng suất cao, trước tiên, ta phải cĩ nguồn vật liệu khởi đầu, là những giống cĩ khả năng chống bệnh Trên cơ sở đĩ, chúng ta tiến hành chọn tạo giống chống bệnh cĩ đặc điểm nơng sinh học tốt bằng nhiều con đường khác nhau

Trên thế giới, cĩ rất nhiều giống cĩ khả năng kháng bệnh bạc lá Ở ấn

ðộ, trong 522 dịng lúa đem khảo sát, cĩ 16 dịng kháng hồn tồn, 70 dịng kháng trung bình, cịn lại là nhiễm vừa và nhiễm nặng [18] Các nhà khoa học Trung Quốc đã đánh giá khả năng chống chủng Jiang Ling 691 của 4091 dịng như sau: 6% kháng hồn tồn, 10% chống trung bình, 84% nhiễm [20]

Ở nước ta, Viện khoa học kỹ thuật nơng nghiệp đã tiến hành lây nhiễm nhân tạo đối với 1164 giống trong tập đồn các giống lúa địa phương Kết quả

đã phát hiện cĩ: 597 giống chống bệnh cao, 299 giống chống trung bình, cịn lại là nhiễm [17], [35]

2.2.7 Cơ sở khoa học và các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá lúa

2.2.7.1 Cơ sở khoa học của chọn giống kháng bệnh bạc lá lúa

Tính kháng bệnh là một tiến trình năng ñộng ñược xác ñịnh bởi kiểu gen

của 2 phía: ký sinh và ký chủ [2] Năm 1971 thuyết “gen ñối gen” của Flor ñã

chỉ ra rằng: ''ðối với mỗi gen kiểm soát tính chống bệnh ở ký chủ thì có một gen ñặc thù kiểm soát tính gây bệnh trong ký sinh'' Nghiên cứu di truyền

phân tử ñã khẳng ñịnh lại giả thuyết “gen ñối gen” với quy mô phân tử AND

Sự kích thích phản ứng tự vệ của thực vật ñược bắt nguồn từ sự ghi nhận tín

hiệu phân tử ñặc biệt, người ta dùng thuật ngữ “elicitor” Những “elicitor”

này ñã ñược mã hoá một các trực tiếp hoặc gián tiếp bởi các gen không ñộc

Người ta cho rằng những gen kháng sẽ mã hoá các “elicitor” ñối với từng

“elicitor” riêng biệt (Staskawicz và CTV, 1995) [40]

Vào những năm 80, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ñã xác ñịnh bản chất di truyền tính kháng bệnh bạc lá lúa là do gen quy ñịnh

Cơ chế chống bệnh bạc lá là cơ chế kháng chủ ñộng

Theo thuyết ''gen ñối gen'' (Flor, 1956): Nếu vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào bên trong ký chủ mang gen alen không gây bệnh thì gen kháng bệnh của ký chủ mới hoạt ñộng [7] Khi ñó ký chủ có thể tiết ra các Phytoalanin ñể hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, hoặc có thể làm tăng tính hoạt hoá của một số Enzym trong cây

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá khi xâm nhập vào tế bào cây chủ, trong cây chủ sẽ xuất hiện phản ứng tự vệ Phản ứng tự vệ ñó ñược ñịnh tính như sau:

Do sự gia tăng hoạt ñộng peroxydase; Hiện tượng dự trữ lignin trong thành tế

bào; Sự chết của tế bào cây chủ ñể bao bọc pathogen lại, còn gọi là phản ứng ñốm nâu (browning); Sự hạn chế vi khuẩn gia tăng quần thể (Reimers và

CTV, 1992) Hai gen peroxydase POX8.1 và POX22.3 thể hiện xuyên suốt

trong quá trình kháng bệnh xâm nhập (Chitoor và CTV, 1997) Phân tích trên

bản ñồ di truyền, người ta nghi nhận POX22.3 và một peroxydase khác

POX5.1 (nhạy cảm khi có vết thương) ñịnh vị trên nhiễm sắc thể số 7

(Chitoor và CTV, 1998) ðể xác ñịnh nhiệm vụ của peroxydase trong cơ chế

tự bảo vệ ñối với pathogen gây bệnh bạc lá, người ta nghiên cứu công thức gen chuyển nạp trên dây mạng mã gốc (sense) và dây ñối mã (antisense)

những peroxydase cảm ứng với pathogen (Wang và Leung.1999) [40]

Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá ñược thực hiện tại Nhật Bản và Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) từ năm 1960 ñến nay (Mew, 1987) Theo Shauaguchi, các nhà khoa học trên thế giới ñã xác ñịnh ñược 22 gen ñiều khiển tính chống bệnh bạc lá lúa là: Xa - 1, Xa - 2,

Xa - 3, Xa - 4, xa - 5, Xa - 7, xa - 8, Xa - 10, Xa - 11, Xa - 12, xa - 13, Xa -

14, xa - 15, Xa - 16, Xa - 17, Xa - 18, xa - 19, xa - 20, Xa - 21, Xa - 22, Xa -

23 và Xa - 24 Trong ñó có 3 gen lặn là: xa - 5, xa - 8, xa - 13 [40], [71] Mới ñây tác giả Lee K.S (2003) còn xác ñịnh thêm 3 gen kiểm tra tính chống bệnh bạc lá là: xa - 26(t), Xa - 27(t), xa - 28(t) [61]

Một vài gen phổ biến ñã ñược sử dụng trong các chương trình cải tiến giống lúa, bên cạnh ñó chúng ta ñã ñồng hoá ñược 5 gen, ñó là: Xa - 1, xa - 5,

Xa - 21, Xa - 26, Xa - 27 [40] Cùng với việc xác ñịnh các gen kiểm tra tính chống thì việc xác ñịnh nhiễm sắc thể và vị trí sắp xếp của các gen ñó trên nhiễm sắc thể (NST) cũng phục vụ ñắc lực cho công tác chọn tạo giống chống bệnh Gen Xa - 1, Xa - 2, Xa - 12 nằm trên nhiễm sắc thể số 4, gen xa - 5 nằm trên nhiễm sắc thể số 5, Xa - 7 nằm trên nhiễm sắc thể số 6, xa - 13 nằm trên nhiễm sắc thể số 8, xa - 19 nằm trên nhiễm sắc thể số 10, các gen Xa - 3, Xa -

4, Xa - 10, Xa - 21, Xa - 23 nằm trên nhiễm sắc thể số 11… Tính chống bệnh của một cá thể ñược kiểm tra bởi một gen ñơn trội (X - a4, Xa - 7, Xa - 21…) hay một gen ñơn lặn (xa - 5, xa - 8, xa - 13) hoặc hai gen liên kết (Xa - 1\Xa -

4, Xa - 4\Xa - 7, Xa - 1\Xa - 10…) Cũng có khi cùng nằm trên một nhiễm sắc thể: Xa - 1 và Xa - 2 cùng nằm trên nhiễm sắc thể số 4, gen Xa - 3 và Xa - 4

cùng nằm trên nhiễm sắc thể số 11 [60] Tuy nhiên khả năng kháng bệnh bạc

lá còn phụ thuộc vào ñộ ñộc của từng chủng và ñiều kiện sinh thái của mỗi vùng Mà mỗi vùng ñịa lý khác nhau thì tồn tại những nòi sinh lý khác nhau, nên 1 gen có khả năng kháng nòi này nhưng không kháng ñược nòi khác Khi xác ñịnh ñược nòi sinh lý, khu vực phân bố và khả năng chống của các gen ñối với nòi ñó thì sẽ có phương hướng chọn tạo giống chống bệnh phù hợp với từng vùng sinh thái khác nhau

Các nhà khoa học trên thế giới ñã xác ñịnh ở ấn ñộ có 9 chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa Trong ñó, những giống chứa gen xa - 5, kháng hầu hết các chủng có ở Ấn ðộ Ở Philippin ñược xác ñịnh có 6 chủng và khả năng kháng cao nhất là những giống chứa gen xa - 5 và Xa - 21 Cụ thể gen xa - 5

có thể kháng chủng I, II, III, V, kháng vừa với chủng IV và nhiễm chủng VI

Trong khi ñó gen Xa - 21 có khả năng kháng tất cả các chủng vi khuẩn X

Oryzae có tại philippin [35] Tại Thái Lan (1972 – 1977) có 3 nhóm chủng vi

khuẩn là I, II, III (Dẫn theo Eamchit và Mew 1982) [57]

Theo Zhang – Qi và cộng sự (1998) các giống lúa ở Trung Quốc chứa các gen kháng chủ yếu là Xa- 2, Xa - 7 và Xa - 14 [72]

Theo Phan Hữu Tôn và Bùi Trọng Thuỷ: Ở Trung Quốc, các giống chứa gen Xa - 2, Xa - 7, Xa - 14 kháng ñược hầu hết các chủng, tuy nhiên khi nhập nội các giống này vào Việt Nam và ñánh giá mức ñộ chống bệnh của gen Xa -

14 ñã kết luận gen này không có khả năng chống ñược các chủng gây bệnh ở Việt Nam Trong khi ñó, các gen xa - 5, Xa - 7, Xa - 21 lại kháng ñược hầu hết các chủng vi khuẩn gây bệnh ở Việt Nam [36]

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng ngoài gen kiểm tra tính chống bệnh trong nhân có thể có gen phụ và một số yếu tố khác cùng kiểm tra tính chống bệnh của giống ñó [72] Vậy ñể xác ñịnh ñược các nòi sinh lí và khả năng chống bệnh của từng gen, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ñã tạo ra các dòng ñẳng gen chứa các gen chống bệnh bạc lá khác nhau trên thế giới

Các dòng này ñược tạo ra bằng phương pháp lai lại giữa giống IR24 và các giống chứa gen chống bệnh bạc lá khác nhau Vì thế, chúng ñều có nền gen chung của IR24, chỉ khác nhau ở một gen chống bệnh bạc lá ðiều này có nghĩa rằng, những gen phụ và các yếu tố cùng kiểm tra tính chống bệnh với gen chính giữa các dòng này là như nhau Do vậy, có thể phân biệt ñược các nòi sinh lí dựa vào phản ứng của các nòi này với các gen chống khác nhau ðồng thời, cũng có thể xác ñịnh ñược khả năng chống của từng gen ñối với các chủng khác nhau

2.3.7.2 Di truyền tính kháng bệnh

Cũng như các loài vi sinh vật gây bệnh khác, vi khuẩn Xathomnas oryzae

cũng tồn tại nhiều nòi sinh lý khác nhau ở một vùng sinh thái Trong số các chủng vi khuẩn gây bệnh ở mỗi vùng thì có chủng gây bệnh phổ biến, có chủng gây bệnh ít phổ biến Nếu giống ñưa ra sản xuất chỉ chứa gen chống chủng vi khuẩn phổ biến (ñơn gen) mà không chống ñược các vi khuẩn ít phổ biến thì các chủng ít phổ biến sẽ có cơ hội sinh sôi và trở nên phổ biến ðiều này cho chúng ta thấy một giống chứa ña gen sẽ kháng bệnh bền vững hơn giống chứa ñơn gen Do vậy người ta chú trọng tới việc chọn giống chứa ña gen kháng, giống có tính kháng ngang hơn là giống có tính kháng dọc Người

ta có thể chia tính kháng sâu bệnh thành hai nhóm:

* Tính kháng ngang, kháng dọc

- Tính kháng dọc (vertical resistance) còn ñược gọi là tính kháng chuyên biệt ñối với nòi, tính kháng không ñồng nhất , tính kháng chất lượng, tính kháng không bền vững

- Tính kháng ngang (horizontance resistance) còn ñược gọi là tính kháng toàn phần, tính kháng ñồng nhất, tính kháng ña gen…

Sự khác nhau giữa tính kháng ngang và tính kháng dọc:

- Sự chuyên tính của nòi cho phản ứng

kháng hoặc nhiễm của cây chủ ñối với

một nòi nào ñó của ký sinh

- ðược kiểm soát bởi một hoặc và gen

- Ít chịu ảnh hưởng của môi trường

- Rất hiệu quả ñối với một ít nòi nhưng

không hiệu quả ñối với nhiều nòi khác

- Tạo nên bệnh chỉ cần một vài tác ñộng

lây nhiễm ban ñầu

- Sự không chuyên tính của nòi cho phản ứng kháng cới nhiều nòi không nhất thiết có cùng mức ñộ như nhau

- ðược kiểm soát bởi ña gen

- Chịu ảnh hưởng tương tác với môi trường

- Có hiệu quả mức ñộ ñối với nhiều nòi cho dù không cùng mức ñộ như nhau

- Có suy giảm ảnh hưởng nhất ñịnh sau khi hình thành quần thể ký sinh ñủ mạnh trên cây chủ

Do bản chất di truyền khác nhau nên khả năng kháng ngang, kháng dọc không giống nhau Kháng dọc có tác dụng làm giảm nguồn bệnh ban ñầu và trì hoãn sự bùng nổ của dịch bệnh Thời gian tồn tại của khả năng kháng dọc phụ thuộc vào sự ña dạng di truyền trong quần thể ký sinh Kháng ngang không làm giảm bớt nguồn bệnh ban ñầu nhưng lại làm giảm tốc ñộ phát triển của dịch bệnh Do ñó, kháng ngang có tính kháng bệnh bền vững hơn kháng dọc [1]

* Tính kháng bệnh bền vững

Tính kháng bệnh bền vững là khả năng duy trì tính kháng trong khoảng thời gian dài trong môi trường sống thuận lợi cho ký sinh gây bệnh (Johnson,1984) Khả năng kháng bệnh bền vững có thể có ñược ở những giống chứa hai hay nhiều gen kháng ñặc thù với từng nòi sinh lý Chỉ khi các nòi này ñồng thời tạo nên nhiều ñột biến ñộc lập mới có thể phá vỡ hàng rào kháng bệnh của giống ñó [1] Với kỹ thuật PCR, người ta có thể tìm kiếm những gen kháng chính, những gen như vậy có thể nhanh chóng ñược phân lập và ñánh dấu phân tử Nhờ vậy, sự phối hợp lại các gen kháng sẽ giúp cho tính kháng trở nên ổn ñịnh hơn

2.2.8 Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa

Ngay từ khi bệnh bạc lá lúa phát sinh và gây hại ñầu tiên ở Fukuoka (Nhật Bản) vào năm 1988 sau ñó xuất hiện ở nhiều nước trên thế giới thì việc nghiên cứu bệnh bạc lá lúa ñã trở thành nhiệm vụ quan trọng của ngành khoa học nông nghiệp toàn thế giới Sau khi Takashi phân lập ñược vi khuẩn gây bệnh và lây lại cho lúa thành công năm 1908 thì việc nghiên cứu một cách có

hệ thống bệnh bạc lá lúa ñã ñược tiến hành ở nhiều nước trên thế giới

Năm 1926, ở Nhật Bản giống lúa chống chịu bệnh ñầu tiên trên thế giới Kono 35 ñã ñược xác ñịnh (Kush, 1997) ñược chọn lọc từ giống nhiễm bệnh Shikiniki Sau ñó, IRRI ñã tạo ra nhiều dòng, giống lúa kháng bệnh và ñược trồng rộng rãi ở nhiều nước Châu Á như giống Chandina, IR532 – 1 – 176, IR579 – 48 ở ấn ñộ, IR272 – 4 – 1 ở Bangladesh, IR36 và IR38 ở Philippine

và IR1561 – 1 – 2, IR1561 – 228, IR22 ở Việt Nam (Kush,1977) [59]

Tại Nhật Bản, nghiên cứu thành phần nòi vi khuẩn gây bệnh bạc lá ñã ñược tiến hành từ năm 1957 khi phát hiện thấy giống Aisacse chống bệnh trở lên nhiễm bệnh, họ ñã xác ñịnh ở Nhật Bản có 5 nòi vi khuẩn [14]

Năm 1972 Murty và Khush ñã nghiên cứu tính kháng trội của các giống lúa khác nhau khi lây bệnh nhân tạo vi khuẩn gây bệnh bạc lá, phát hiện giống DZ192 và BJ1 có khả năng kháng bệnh bạc lá và có chứa gen kháng bệnh [29] Năm 1973, Murty và ctv ñã khảo sát khả năng kháng bệnh bạc lá của các giống lúa Sigadis, TKM6, BJ1, Wase Aikoku 3, PI 215936, Zenith và B589 A4 – 18 – 1 ñã chỉ ra rằng các giống lúa này có ít nhất 3 gen kháng các nhóm nòi vi khuẩn [29]

Năm 1977, Petpisit và ctv trình diễn thí nghiệm khảo sát khả năng kháng bệnh bạc lá lúa của các giống IR20, IR22, IR1529 – 680 – 3 ñã xác ñịnh ñược một gen kháng trộ và ñặt tên là Xa – 4 các giống lúa IR 1330 – 3 – 2 và Pelita 1/1 có tính kháng bạc lá mạnh quyết ñịnh bởi gen trội Xa – 4, ngược lại giống lúa Chinsurah Boro II ñược quyết ñịnh bởi gen lặn xa – 5 Gen trội Xa – 4 còn

ñược tìm thấy ở các giống lúa khác như IR994 – 102 và IR1698 – 241 [29]

Librojo và ctv ñã tìm thấy gen Xa – 4 ở giống Semora Mangga chỉ thể hiện tính kháng trội ở giai ñoạn ñòng – trỗ, ngược lại các giống Hom thong,

IR22 thể hiện tính kháng trội của Xa – 4 ở cả các giai ñoạn mạ, ñẻ nhánh

Năm 1974, Sur và Khush ñã xác ñịnh ñược gen trội Xa – 4 ñịnh vị trên nhiễm

sắc thể số 11 [29]

Ở Indonexia, theo tác giả Tentara và Hartinio (1977) Viện nghiên cứu nông nghiệp Borog ñã dùng 10 giống lúa chỉ thị của Nhật Bản và IRRI ñể xác ñịnh các nhóm chủng dựa trên hệ thống nhóm Kozaka, kết quả ñã xác ñịnh có

4 nhóm chủng Xanthomonas Oryrae (Vũ Công Khoái, 2000) [14]

Năm 1978, Sidhu và Khush phát hiện các gen ñơn kháng bệnh bạc lá của

5 giống lúa có hiện tượng “kháng trội ñảo chiều” (Dominance reversal), là các giống lúa: Dayaggot Qan Binuggon, Qan Qipugo và Zenith, gen này ñược ñặt tên là gen trội Xa – 6 [29]

Năm 1978, Sidhu và ctv ñã phân tích gen của 74 giống lúa cho kết quả như sau: Gen Xa – 4: 18 giống lúa, gen Xa – 4b: 20 giống lúa, gen xa – 5: 32 giống lúa Theo Sudhi, khả năng kháng bệnh bạc lá của các giống lúa DV85, DV86 và DZ 78 ñược quy ñịnh bởi 2 Xa – gen liên kết: xa – 5 và Xa7 Trong thời kỳ lúa ñẻ nhánh nếu cây lúa ñược chăm sóc cẩn thận thì tính kháng của

gen lặn xa – 5 có thể ñược thể hiện vào giai ñoạn làm ñòng ñến trỗ bông [29]

Năm 1983, Sidhu và ctv ñã thiết kế thành công và ñịnh tên cho hầu hết các Xa – gen kháng: Xa - 1, Xa – 2, Xa – 3, Xa- 4, xa -5, Xa – 6, Xa – 7, Xa –

8 Những năm cuối thế kỷ 20, lần lượt thiết kế và ñịnh tên cho các Xa – gen còn lại [29]

ðến năm 1998 Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và Nhật Bản ñã xác

ñịnh ñược 23 gen ñơn kháng các nhóm nòi (race) vi khuẩn X Oryzae gây

bệnh bạc lá lúa và ñược chia thành 2 nhóm:

- Nhóm Xa - gen trội bao gồm: Xa - 1, Xa – 2, Xa – 3, Xa - 4, Xa – 7,

Mới ñây tác giả Lee K.S (2003) còn xác ñịnh thêm 3 gen kiểm tra tính chống bệnh bạc lá là: xa26(t), Xa27(t), xa28(t) [61]

Năm 1999, Noda, phạm Văn Dư và CTV ñã xác ñịnh ở Việt Nam có ít nhất 6 chủng là Race A (Phú Yên), Race B ( Lào Cai), Race C (Quảng Nam), Race D (An Giang), Race E (Nam Hà), Race F (Bến Tre) [33]

Năm 2003, Yoshimuara, Bùi Trọng Thuỷ và CTV ñã xác ñịnh ñược ở

miền Bắc Việt Nam tồn tại ít nhất 10 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv

Oryzae ñó là Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9 và Y10 trong ñó Y5 và Y6

có tính phổ biến hơn cả [33]

Trong 3 năm 2001 – 2003, nhóm nghiên cứu bệnh bạc lá trường ðại

học Nông nghiệp I Hà Nội ñã phân lập và bảo quản ñựơc 154 isolate vi khuẩn

Xoo ở 11 tỉnh phía Bắc Việt Nam trên 27 giống lúa ðồng thời xác ñịnh ñược các gen kháng hữu hiệu bệnh bạc lá ở các tỉnh phía bắc ñó là gen Xa – 4, xa –

5, Xa – 7, Xa – 21 Qua ñó thấy ñược số lượng gen kháng của các dòng, giống Khả năng kháng của gen xa – 5 tương ñương với cá giống chứa gen xa – 5/Xa - 10, xa -5/Xa – 7, vì vậy thay bằng việc chuyển ñồng thời hai gen kháng, ta chỉ cần tìm cách chuyển một gen kháng xa – 5 cũng ñủ khả năng kháng [41] [66] [67] [69]

Theo Yoshimmra, Bùi Trọng Thuỷ, 2003 ñã xác ñịnh ở miền Bắc Việt

nam tồn tại ít nhất 10 chủng vi khuẩn Xoo [71]

Từ nằm 2001 ñến 2004, Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam

ñã tiến hành nghiên cứu xác ñịnh thành phần các nòi vi khuẩn Xanthomonas

oryzae ở miền Bắc Việt Nam Thử phản ứng của 17 giống lúa chỉ thị nòi vi

khuẩn với 90 nguồn vi khuẩn thu thập từ các vùng trồng lúa miền Bắc Việt Nam ñã xác ñịnh ñược 7 nhóm nòi sinh lý

Phân tích sự phân bố nhóm nòi của 15 tỉnh thu mẫu, thấy rằng các nhóm nòi xuất hiện ñan xen, một ñịa phương có thể xuất hiện nhiều nhóm nòi và ngược lại Nhóm nòi 1 và 2 chiếm tỷ lệ cao nhất trong mẫu ñược thu thập và phân bố ở nhiều ñịa phương nhất Các nhóm nòi còn lại tuy xuất hiện ít hơn nhưng có tiềm năng nguy hiểm vì ñã tấn công và gây nhiễm ñược nhiều giống mang gen kháng bạc lá (Nguyễn Văn Viết và cộng sự, 2006) [50]

Năm 2005, TS Phan Hữu Tôn và cộng sự ñã ứng dụng kỹ thuật PCR phát hiện 4 gen kháng bạc lá từ 500 giống lúa ñịa phương, kết quả thu ñược

56 giống chứa gen Xa – 4, 36 giống chứa gen xa – 5, 16 giống chứa Xa -7, không có giống nào chưa gen Xa – 21 Giống tẻ thơm N46 năng suất cao, chất lượng gạo ngon chứa gen kháng bệnh bạc lá ñang là giống lúa ñược ưa chuộng hiện nay [17] [65]

Nguyễn Thị Lang và cộng sự, 2005 tìm ra marker liên kết với gen kháng

Xa – 4, xa – 5 trên giống lúa cao sản với hai marker RM144 (Xa – 4) là giống OM2517, OM3428 và RM122 (xa - 5) là giống OM2492, OMCS2000 Tìm ra gen kháng với quần thể trên giống lúa mùa ñối với gen Xa – 13 thông qua STS marker (RG136) trên quần thể IR24/Nangsom Ứng dựng marker phân tử

có thể hỗ trợ trong chọn lọc các quần thể lai backross ñể chuyển gen kháng bạc lá (Nguyễn Thị Lang) [1]

Phan Hữu Tôn và cộng sự ñã dùng PCR chọn lọc gen kháng và kết hợp với nuôi cấy bao phấn ñã chọn ra một số giống kháng bệnh tốt như SS – 2,

10091, 10119…[41]

Bằng phương pháp nuôi cấy ñơn tế bào kết hợp với kỹ thuật PCR ñể

nhận diện loài vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv oryzae phân lập ñược 154

isolate và xác ñịnh ñược chúng thuộc 10 chủng vi khuẩn gây bệnh khác nhau

ựánh số từ 1 Ờ 10 Trong ựó, Chủng 2 bao gồm 3 chủng phụ là 2A, 2AỖ và 2B; chủng 3 cũng bao gồm 5 chủng phụ ựó là 3A, 3AỖ và 3B; Chủng 5 gồm 5A và 4.3b và chủng 7 gồm 7 và 7Ỗ( Phan hữu Tôn, 2006) [41] [66] [67] [69]

Hai chủng 2 và 3 rất phổ biến và tồn tại ở hầu hết các vùng trồng lúa ở miần Bắc Việt Nam [19],[37] Sông Hồng xuất hiện thêm chủng 1, 4, 6, 7 và 8; Sông đà thêm chủng 5, 9 và 10 Miền Nam chỉ tồn tại 3 chủng là chủng 2 (chiếm khoảng 78%), chủng 10 (chiếm khoảng 20%), còn lại là chủng 5 (chiếm khoảng 2%) [41]

Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam tiến hành lây nhiễm 47

nguồn vi khuẩn Xanthomonas oryzae trên các giống lúa chỉ thị mang các gen

kháng bạc lá Xa Ờ 4, xa - 5, Xa Ờ 7 và Xa Ờ 21, hầu hết có khả năng chống chịu Với 1159 mẫu giống của ngân hàng gen lúa ựược viện nghiên cứu, có

226 mẫu giống có khả năng kháng bệnh, trong ựó có 0,12% mẫu giống cổ truyền và 4,44% mẫu giống nhập nội có khả năng kháng cao đây là nguồn gen di truyền có thể sử dụng phục vụ giống chống chịu bệnh, ựặc biệt chọn tạo nhờ chỉ thị phân tử và chuyển nạp gen (Nguyễn Văn Viết và cộng sự, 2006) [50]

Trường ựại học Nông nghiệp I Hà Nội ựã tiến hành lây nhiễm nhân tạo,

sử dụng 10 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae cho 150 giống lúa ựịa

phương, phát hiện 4 giống lúa kháng hoàn toàn (10111, 10342, 10141 -1, 10154) Ngoài ra, chọn lọc ựược 13 giống kháng ựược 9 chủng, 18 giống kháng ựược 8 chủng, 15 giống kháng ựược 7 chủng, 21 giống kháng ựược 6 chủng, 15 giống kháng ựược 5 chủng, 19 giống kháng ựược 4 chủng, 10 giống kháng ựược 3 chủng, 16 giống kháng ựược 2 chủng, 16 giống kháng ựược 1 chủng, 8 giống không kháng ựược chủng nào trong ựó bao gồm cả IR24 (Phan Hữu Tôn và công tác viên, 2003) [38]

Dòng chỉ thị IRBB5 chứa gen xa Ờ 5, IRBB7 chứa gen Xa Ờ 7, IRBB21 chứa gen Xa Ờ 21, biểu hiện chống ựược hầu hết các chủng vi khuẩn gây

bệnh Trong khi ñó, các dòng chỉ thị IRBB1, IRBB2, IRBB3, IRBB10, IRBB11 và IRBB14 chứa lần lượt các gen Xa -1, Xa – 2, Xa – 3, Xa – 10, Xa – 11 và Xa – 14 lại bị nhiễm bởi hầu hết các chủng Chứng tỏ gen xa -5, Xa –

7 và Xa – 21 là những gen kháng bệnh bạc lá hữu hiệu và sự tổ hợp thêm gen kháng Xa -1, Xa – 2, Xa – 3, Xa – 10, Xa – 11 và Xa – 14 không làm thay ñổi tính kháng của gen xa -5, Xa – 7 và Xa – 21 [40],[41]

ðiều tra 120 giống lúa ñịa phương bằng PCR phát hiện có 8 giống lúa chứa gen Xa – 7, các giống này ñều kháng tất cả 6 chủng lây nhiễm, 8 giống khác tuy kháng ñược tất cả các chủng tương tự như IRBB7 những bằng PCR không phát hiện thấy có chứa gen Xa – 7, chúng có thể chứa gen hữu hiệu khác như Xa – 5 và Xa21 hoặc xảy ra tái tổ hợp, cần phải có nghiên cứu tiếp theo (Phan Hữu Tôn và cs, 2005) [39]

Năm 2006 ñã xác ñịnh ñược ít nhất có 12 Race, trong ñó Race 5 với kiểu phản ứng ñặc trưng, là nhóm nhóm nòi phổ biến nhất trong quẩn thể

Xanthomonas oryzae pv Oryzae ở miền Bắc Việt Nam [62], [71] Race 12 có

tính ñộc gây bệnh cao nhất ñã phát hiện ở Nghệ An trên giống lúa Tạp giao –

1, nhưng chiếm số lượng và tỷ lệ rất thấp Vài năm gần ñây hình thành các

nhóm nòi vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv Oryzae mới có ñộc tính cao hơn

12 Race ñã phát hiện, chúng khắc phục ñược tính kháng cao của gen xa5 Năm 2007, và 2008 Bùi Trọng Thuỷ và CTV ñã phát hiện thêm 3 Race mới

của quần thể Xanthomonas oryzae pv Oryzae gây bệnh bạc lá lúa ở Nam

ðịnh, Bắc Ninh và Hà Nội [34]

2.2.9 Các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh

2.2.9.1 Phương pháp lai hữu tính

Trung là nước có nền nông nghiệp phát triển, phương pháp lai hữu tính

ñã ñược các nhà khoa học nông nghiệp Trung Quốc áp dụng rất rộng rãi Nhờ phương pháp này họ ñã chuyển ñược một có gen có khả năng chống bệnh cao vào một số giống quan trọng trong quy trình sản xuất lúa lai 3 dòng Ví dụ

như Xa - 21, là gen có phổ chống rộng ñối với các nòi vi khuẩn gây bệnh bạc

lá ñã ñược chuyển thành công vào ''Minghui 63'', là một dòng phục hồi ñược

sử dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất lúa lai 3 dòng ở Trung Quốc [55] Cũng nhờ phương pháp này mà các nhà khoa học trên thế giới ñã tạo một loạt giống chống bệnh tốt, năng suất cao: II You 084 (9,24 tạ/ha), Shennong

1033 .và một số dòng kiểu cây mới cho năng suất cao như: IR65598-112, IR65600-42 và IR65600-96

Tuy nhiên, cần chú ý trong chu trình sản xuất hạt lai F1 thương phẩm thì không nên sử dụng những gen ñiều khiển tính chống bệnh là gen lặn (xa - 5,

xa - 13 ) mà chỉ nên sử dụng các gen trội kiểm tra tính chống bệnh (Xa - 7,

Xa - 21 ) Như vậy, con lai F1 mới có khả năng chống bệnh ổn ñịnh Còn những gen lặn chỉ nên sử dụng cho quá trình chọn tạo giống lúa thuần Khi ñó ñặc tính chống bệnh của cây nhanh ổn ñịnh hơn qua các thế hệ

2.2.9.2 Phương pháp gây ñột biến

Trên thực tế người ta ñã chọn ñược giống chống bệnh bạc lá Fuzhu 2, ñược tạo ra bởi tác dụng gây ñột biến của tia gama Và tính chống bệnh của dòng này vẫn ñược duy trì ở các thế hệ sau Tuy nhiên việc ứng dụng phương pháp này rất hạn chế do tính chất nguy hiểm khi sử dụng các tia phóng xạ ñể gây ñột biến

2.2.9.3 Ứng dụng công nghệ chỉ thị phân tử

Qua hơn nửa thế kỷ phát triển kể từ ngày Watson và Crick (1953) phát minh ra cấu trúc xoắn kép của DNA, nền công nghệ sinh học thế giới ñã có bước tiến vượt bậc và khẳng ñịnh vai trò to lớn của nó trong nhiều lĩnh vực [18] Hiện nay, các nhà khoa học thường ứng dụng công nghệ sinh học vào chương trình chọn tạo giống chống bệnh thông qua việc dùng chỉ thị phân tử DNA ñể xác ñịnh trình tự có mặt của các gen kiểm tra tính chống bệnh Nhờ

áp dụng chỉ thị phân tử DNA (RFLP) có thể xác ñịnh ñược vị trí từng gen trên nhiễm sắc thể thông qua ñoạn DNA dò ñặc hiệu liên kết với gen ñó với

khoảng cách gen nhất ñịnh, từ ñó xây dựng bản ñồ di truyền cho các gen kháng Một số gen ñã ñược xác ñịnh bằng chỉ thị phân tử như: gen Xa - 4 liên kết với RFLP ở locus Npb181 và Npb 78 trên NST số 11 (Yoshidaet al.1992) Với khoảng cách liên kết ñều là 1.7cM Gen lặn xa - 5 liên kết với chỉ thị RG556 trên nhiễm sắc thể số 5 với khoảng cách là 0-1cM (MC Cough et.1991) Gen Xa - 7 liên kết chặt với chỉ thị P3 trên nhiễm sắc thể số 6 với khoảng cách 2,5 cM Còn gen xa21 thì liên kết với chỉ thị pTA818 và pTA248 với khoảng cách 0-1cM (Ronald et al.1992) [35] Tuy nhiên, áp dụng phương pháp RFLP thường mất nhiều thời gian, lượng DNA cần tinh khiết, nhiều khi phải dùng ñến phóng xạ, nên khó áp dụng rộng rãi ðể khắc phục nhược ñiểm này người ta ñề xuất chuyển sang phương pháp chọn lọc gián tiếp trên cơ sở nhân DNA bằng phương pháp PCR, sau ñó chạy ñiện di rồi xác ñịnh sự ña hình giữa kiểu gen kháng và nhiễm

* Kỹ thuật PCR

Năm 1993, Tiến sỹ hoá học Karry Mullis người Nhật Bản ñã nhận ñược giải thưởng Nobel hoá học nhờ phát minh ra kỹ thuật PCR ðây là một trong những thành tựu nổi bật nhất thập kỷ qua Phản ứng này ñã mang lại những ứng dụng vô cùng to lớn trong y học, sinh học, khoa học hình sự và khảo cổ học [35]

* Nguyên lý

PCR là kỹ thuật dựa trên cơ sở tái bản phân tử DNA cần có một số yếu tố

như: Enzim Tap DNA polymerase, 4deoxyribonuclotide triphotphat (dNTPs),