Nghiên Cứu Ứng Dụng Một Số Gen Kháng Bệnh Bạc Lá Nhằm Phát Triển Lúa Lai Ở Các Tỉnh Phía Bắc

Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố cải tiến và sản xuất hạt lúa lai của các tổ hợp lai cải tiến .... DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viế

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG ĐỨC HUY

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ GEN

KHÁNG BỆNH BẠC LÁ NHẰM PHÁT TRIỂN LÚA LAI

Ở CÁC TỈNH PHÍA BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP – 2020

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG ĐỨC HUY

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ GEN

KHÁNG BỆNH BẠC LÁ NHẰM PHÁT TRIỂN LÚA LAI

Ở CÁC TỈNH PHÍA BẮC VIỆT NAM

Ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Người hướng dẫn:

PGS.TS Nguyễn Văn Hoan PGS.TS Vũ Thị Thu Hiền

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng sử dụng bảo vệ

để lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2020

Tác giả luận án

Dương Đức Huy

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc PGS.TS Nguyễn Văn Hoan và PGS.TS Vũ Thị Thu Hiền đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ công chức Huyện ủy huyện Bảo Yên tỉnh Lào Cai đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./

Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2020

Tác giả luận án

Dương Đức Huy

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục bảng viii

Danh mục hình xi

Trích yếu luận án xii

Thesis abstract xiv

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.3.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 3

1.4 Tính mới và những đóng góp của đề tài 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

1.5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai 5

2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 5

2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam 10

2.1.3 Những định hướng trong nghiên cứu và phát triển lúa lai 16

2.2 Di truyền kháng bệnh bạc lá ở lúa 18

2.2.1 Nghiên cứu về vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa và nhóm nòi 18

2.2.2 Mối quan hệ ký sinh - ký chủ, thuyết "gen đối gene" 21

2.2.3 Nghiên cứu về nhóm nòi 22

2.2.4 Đặc điểm của các dòng lúa đẳng gen làm chỉ thị và nghiên cứu tính kháng bệnh trên lúa dại 25

2.2.5 Nghiên cứu các gen kháng bệnh bạc lá lúa 26

2.2.6 Chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bệnh bạc lá lúa 29

2.3 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá 30

2.3.1 Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới 30

2.3.2 Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 33

2.4 Các nhận xét rút ra từ nghiên cứu tổng quan 34

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 35

3.1 Vật liệu nghiên cứu 35

3.1.1 Các mẫu giống lúa sử dụng làm vật liệu 35

3.1.2 Các mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh bạc lá 35

3.1.3 Chỉ thị phân tử sử dụng trong nghiên cứu 36

3.2 Nội dung nghiên cứu 36

3.2.1 Lai chuyển gen kháng bệnh bạc lá Xa7 vào dòng bố R212 và đánh giá dòng 36

3.2.2 Chọn tạo các tổ hợp lúa lai cải tiến mang gen kháng bệnh bạc lá 37

3.2.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố cải tiến và sản xuất hạt lúa lai của các tổ hợp lai cải tiến 37

3.2.4 Đánh giá hiệu quả sản xuất của các tổ hợp lúa lai cải tiến 37

3.3 Phương pháp nghiên cứu 37

3.3.1 Phương pháp chuyển gen Xa7 vào dòng R212 37

3.3.2 Phương pháp chỉ thị phân tử: (nội dung nghiên cứu 1) 39

3.3.3 Phương pháp lây nhiễm vi khuẩn gây bệnh bạc lá nhân tạo (phục vụ cả 4 nội dung nghiên cứu) 40

3.3.4 Phương pháp đánh giá dòng R212BB7 (Nội dung nghiên cứu 1) 42

3.3.5 Đánh giá các đặc điểm nông sinh học của con lai F1 (nội dung nghiên cứu 2) 42

3.3.6 Đánh giá khảo nghiệm sản xuất về năng suất và khả năng kháng bệnh (Nội dung nghiên cứu 4) 43

3.3.7 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan cơm bằng cho điểm (Nội dung nghiên cứu 4) 47

3.3.8 Một số công thức sử dụng: 47

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 49

4.1 Chuyển gen Xa7 kháng vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa vào dòng phục hồi 49

4.1.1 Lai chuyển gen Xa7 vào dòng phục hồi R212 và lây nhiễm nhân tạo 50

4.1.2 Sàng lọc các cá thể R212 kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử 58

4.1.3 Đánh giá các dòng phục hồi mang gen Xa7 cải tiến 66

4.2 Chọn tạo các tổ hợp lúa lai cải tiến mang gen kháng bệnh bạc lá lúa 82

4.2.1 Đánh giá các tổ hợp lai mang gen kháng vi khuẩn gây bệnh bạc lá vụ Xuân 2015 tại Bát Xát 83

4.2.2 Đánh giá các tổ hợp lúa lai cải tiến trong vụ Mùa 2015 tại Lào Cai 94

4.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố cải tiến và sản xuất hạt lúa lai 101

4.3.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố cải tiến mang gen Xa7 101

4.3.2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của dòng mẹ 103BB21S 105

4.3.3 Nghiên cứu sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lúa lai cải tiến 107

4.4 Đánh giá hiệu quả sản xuất của các tổ hợp lúa lai cải tiến 111

4.4.1 Đánh giá tình hình sâu bệnh hại của hai tổ hợp lúa lai cải tiến 111

4.4.2 Đánh giá về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 2 tổ hợp lúa lai cải tiến 113

Phần 5 Kết luận và đề nghị 117

5.1 Kết luận 117

5.2 Đề nghị 118

Danh mục công trình đã công bố liên quan đến luận án 119

Tài liệu tham khảo 120

Phụ lục 130

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism

(Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài) APSA Asia and Pacific Seed Association

(Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dương)

BAC Bacterial Artificial Chromosome

(Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn)

BRRI Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế Bangladesh

CMS Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất)

CSSLs Chromosome segment substitution lines

(Dòng được thay thế một đoạn nhiễm sắc thể)

Đ/C (đ/c) Đối chứng

DNA Deribo Nucleic Acid (Axit Đêoxiribonuclei)

EGMS Environment sensitive Genic Male Sterile

(Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường) FAO Food and Agam iculture Oganization

(Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) GCA General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung)

IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế ) ICRR Trung tâm nghiên cứu lúa Indonesia

MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)

MARD Ministry of Agam iculture and Rural Development (Bộ Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn

Nhiễm sắc thể

PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp)

PGMS Photoperiod sensitive Genic Male Sterile

(Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng)

(Đa hình các đoạn DNA được khuyếch đại ngẫu nhiên) RFLP Restriction Fragments Length Polymorphism

(Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn) SCA Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng)

SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản) TGMS Thermo sensitive Genic Male Sterility

(Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiêt độ)

YTCTNS Yếu tố cấu thành năng suất

WCG Wide Compatility Gen (Gen tương hợp rộng)

DANH MỤC BẢNG

2.1 Tên các độc tố của vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa 20

2.2 Mức độ kháng của các gen Xa với 4 nhóm nòi vi khuẩn Xoo 24

2.3 Mức độ độc tính gây bệnh của 4 nhóm nòi vi khuẩn Xoo 24

3.1 Quá trình chọn tạo và đánh giá dòng 38

3.2 Bảng đánh giá mức độ nhiễm bệnh bạc lá lúa 41

3.3 Thang điểm đánh giá chất lượng cảm quan cơm 47

4.1 Tổng hợp nội dung thực hiện trong việc lai chuyển gen và đánh giá các cá thể được lựa chọn 49

4.2 Kết quả lây nhiễm nhân tạo của các cá thể thế hệ BC2F3 với ba mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh bạc lá trong vụ Xuân 2013 52

4.3 Kết quả lây nhiễm nhân tạo của các cá thể thế hệ BC3F2 với ba mẫu phân lập vi khuẩn gây bệnh bạc lá trong vụ Xuân 2013 55

4.4 Số dòng kháng với ba mẫu phân lập vi khuẩn bạc lá 57

4.5 Kết quả kiểm tra sự có mặt của gen Xa7 thông qua phân tích PCR với cặp mồi RM5509 của 24 cá thể từ 501-1-1 đến 522-1-6 59

4.6 Kết quả kiểm tra sự có mặt của Xa7 thông qua phân tích PCR với cặp mồi RM5509 của 24 cá thể tiếp theo từ 522 -1-7 đến 610 -1-11 60

4.7 Kết quả kiểm tra sự có mặt của Xa7 thông qua phân tích PCR với cặp mồi RM5509 của 24 cá thể tiếp theo từ 610 -1-12 đến 632-1-11 61

4.8 Kết quả kiểm tra sự có mặt của Xa7 thông qua phân tích PCR với cặp mồi RM5509 của 9 cá thể tiếp theo từ 632-1-12 đến 633-1-3 62

4.9 Tổng hợp kết quả xác định sự có mặt của gen Xa7 bằng chỉ thị phân tử 63

4.10a Thời gian sinh trưởng của các dòng R212BB7 trong vụ Mùa 2013 64

4.10b Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các cá thể nghiên cứu trong vụ Mùa 2013 65

4.11a Thời gian sinh trưởng của các dòng R212BB7 trong vụ Xuân 2014 tại

Bát Xát 67

4.11b Thời gian sinh trưởng của các dòng R212BB7 trong vụ Mùa 2014 tại

Bát Xát 68

4.13 Đặc điểm cấu trúc thân của các dòng lúa tham gia thí nghiệm trong vụ Mùa

2014 tại Bát Xát 70

4.14 Một số đặc điểm về lá đòng của các dòng lúa thí nghiệm trong vụ Mùa 2014 tại Bát Xát 71

4.15a Đặc điểm cấu trúc bông chính của các dòng R212BB7 trong vụ Xuân 2014 72

4.15 b Đặc điểm cấu trúc bông chính của các dòng R212BB7 trong vụ Mùa 2014 tại Bát Xát 74

4.16 Đặc điểm hạt phấn và thời gian trỗ bông của các dòng lúa thí nghiệm trong vụ Mùa 2014 tại Bát Xát, Lào Cai 75

4.17a Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng R212BB7 trong vụ Xuân 2014 76

4.17b Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng R212BB7 trong vụ Mùa 2014 77

4.18a Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của 79

4.18b Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng R212BB7 bằng lây nhiễm nhân tạo trong vụ Mùa 2014 80

4.19 Khả năng chống chịu tự nhiên với một số loại sâu bệnh hại chính của các dòng R212BB7 vụ Mùa 2014 81

4.20 Một số đặc điểm nông- sinh học của các tổ hợp lai F1 trong vụ Xuân 2015 tại Bát Xát 84

4.21 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai F1 vụ Xuân 2015 tại Bát Xát 86

4.22 Giá trị ưu thế lai chuẩn của các tổ hợp lai F1 trên một số tính trạng vụ Xuân 2015 88

4.23 Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp lai qua lây nhiễm nhân tạo vụ Xuân 2015 90

4.24 Khả năng chống chịu tự nhiên với một số loại sâu bệnh hại chính của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2015 92

4.25 Các chỉ tiêu nông học của các tổ hợp cải tiến trong vụ Mùa 2015 94

4.26 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai 95

4.27 Ưu thế lai chuẩn trên các tính trạng chủ yếu của các tổ hợp lai 96

4.28a Mức kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2015 98

4.28b Mức kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp bằng lây nhiễm nhân tạo mẫu phân lập Thanh Hóa trong vụ Xuân 2016 98

4.29 Kích thước hạt thóc và hạt gạo của các tổ hợp trong vụ Mùa 2015 99

4.30 Đánh giá chất lượng cơm của các giống lúa nghiên cứu trong vụ Mùa 2015 100

4.31 Đánh giá các chỉ tiêu cơ bản của các dòng bố 102

4.32 Đánh giá các chỉ tiêu cơ bản của các dòng R212BB7-632 trong vụ

Mùa 2014 102

4.33 Mức độ kháng bệnh bạc lá của các dòng bố R212BB7 trong vụ Mùa 2014 103

4.34 Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng bố R212BB7 nhân dòng trong vụ Xuân 2015 104

4.35 Đánh giá các chỉ tiêu cơ bản của các dòng mẹ 103BB21S thời kỳ bất dục trong vụ Mùa 2014 tại Bát Xát, Lào Cai 105

4.36 Tổng hợp các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của dòng mẹ 103S và 103BB21S vụ Mùa 2014 tại Bắc Hà, Lào Cai 106

4.37 Theo dõi số lá và sự nở hoa trùng khớp của các dòng bố mẹ trong vụ Mùa 2015 107

4.38 Các bước phân hoá đòng của các dòng trong vụ Mùa 2015 108

4.39 Thời gian trỗ và phun GA3 của các dòng bố mẹ vụ Mùa 2015 109

4.40 Quá trình trỗ và nở hoa của các dòng bố mẹ vụ Mùa 2015 109

4.41 Năng suất và sản lượng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2015 tại Bát Xát, Lào Cai 110

4.42a Tình hình sâu bệnh hại của hai tổ hợp lúa lai cải tiến 111

4.42b Tình hình sâu hại của hai tổ hợp lúa lai cải tiến tại các điểm khảo nghiệm vụ Mùa 2016 112

4.42c Tình hình bệnh hại của hai tổ hợp lúa lai cải tiến tại các điểm khảo nghiệm vụ Mùa 2016 112

4.43a Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 2 tổ hợp lai cải tiến trong vụ Xuân 2016 113

4.43b Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của tổ hợp lai LC632 trong vụ Mùa 2016 114

4.43c Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của tổ hợp lai LC575 trong vụ Mùa 2016 115

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Dương Đức Huy

Tên Luận án: Nghiên cứu ứng dụng một số gen kháng bệnh bạc lá nhằm phát triển lúa

lai ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

Ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu: Chọn tạo được dòng R212 cải tiến chứa gen Xa7, trên cơ sở lai

chuyển gen Xa7 vào dòng R212 tạo ra dòng R212BB7, kết hợp với dòng mẹ 103S và

103BB21S tạo ra giống lúa lai hai dòng mới kháng được các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu:

(1) Chuyển gen kháng bệnh bạc lá Xa7 vào dòng bố R212 thông qua phương

pháp lai trở lại kết hợp với chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS) nhằm tạo ra dòng R212

cải tiến chứa gen Xa7 (R212BB7)

(2) Chọn tạo các tổ hợp lúa lai cải tiến mang gen kháng bệnh bạc lá, trên cơ sở kết hợp dòng bố R212BB7 với dòng mẹ 103S và 103BB21S

(3) Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng

bố cải tiến và sản xuất hạt lúa lai của các tổ hợp lai cải tiến

(4) Đánh giá hiệu quả sản xuất của các tổ hợp lúa lai cải tiến

- Vật liệu nghiên cứu: Sử dụng dòng R212, IRBB7, dòng 103S; 103BB21S; Giống lúa LC212

- Phương pháp nghiên cứu:

Lai backcross kết hợp với MAS để chuyển gen Xa7 từ thể cho IRBB7 vào dòng bố

R212 và làm thuần theo mục tiêu;

Kỹ thuật PCR kiểm tra sự có mặt của gen kháng vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa trong

dòng R212 mang gen Xa7;

Lây nhiễm nhân tạo và đánh giá khả năng kháng bệnh của các dòng;

Đánh giá con lai F1; Đánh giá ưu thế lai của các tổ hợp lai; Đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, sâu bệnh và năng suất; Đánh giá tính bất dục của dòng mẹ; Phân tích khả năng kết hợp; Đánh giá tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong; Đánh giá chất lượng cơm và xử lý số liệu thí nghiệm theo tiêu chuẩn 10TCN 395-2006 của Bộ Nông nghiệp & PTNT

Kết quả chính và kết luận

1) Bằng phương pháp lai chuyển gen, chọn lọc kiểu hình kết hợp với chọn lọc dựa

vào chỉ thị phân tử, nghiên cứu đã chuyển thành công gen Xa7 vào dòng R212 Thông

qua đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất và khả năng kháng bệnh bạc lá đã lựa

chọn được 2 dòng 575-1-1-4 và 632-2-4 -2 chứa gen Xa7, đây là hai dòng cải tiến có tiềm

năng năng suất và khả năng kháng được với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá đang phổ biến ở các tỉnh phía Bắc Đồng thời cũng lựa chọn được 2 dòng là 504-1-1-1 và 610-1-1-1

để tiếp tục nghiên cứu chọn tạo các giống lúa mới

2) Thông qua việc lai tạo, đánh giá các tổ hợp lúa lai từ các dòng bố cải tiến với

dòng mẹ 103S và 103BB21S (mang gen Xa21) cho thấy các tổ hợp mang 1 hay 2 gen đều

biểu hiện tính kháng với các mẫu vi khuẩn gây bệnh bạc lá Qua đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học đã lựa chọn được 2 tổ hợp là 103BB21S/R212BB7-575-1-1-4 (LC575) và 103BB21S/ R212BB7-632-2-4-2 (LC632) có các chỉ tiêu nông sinh học, năng suất vượt trội so với đối chứng và kháng được bệnh bạc lá

3) Các dòng R212BB7 và dòng 103BB21S được lựa chọn có một số chỉ tiêu nông sinh học được cải tiến so với dòng gốc, kháng được bệnh bạc lá nên nhân dòng cho năng suất cao hơn dòng gốc (dòng R212BB7 tăng tới 8 tạ/ha, dòng 103BB21S tăng 3,05 tạ/ha so với đối chứng); Trong sản xuất hạt lúa lai F1 với tổ hợp 2 gen Xa7 và Xa21 do

cả dòng bố và dòng mẹ đều mang gen kháng nên đã tạo ra quần thể ruộng sản xuất hạt lai khỏe mạnh, thân cây vững chắc đã góp phần làm tăng năng suất hạt lai, trong đó tổ hợp LC632 tăng 6,82 tạ/ha, tổ hợp LC575 tăng 5,62tạ/ha so với đối chứng

4) Kết quả đánh giá hiệu quả sản xuất lúa lai thương phẩm của 2 tổ hợp lúa lai LC632 và LC575 tại các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc, vùng đồng bằng ven biển và Bắc Trung bộ cho thấy giống lúa lai cải tiến có năng suất cao hơn đối chứng từ 4,0 đến 12,0 tạ/ha, trong đó năng suất cao nhất đạt được tại vùng ven biển nơi bệnh bạc lá gây hại nặng cho sản xuất lúa trong vụ Mùa

THESIS ABSTRACT

PhD candidate: Duong Duc Huy

Thesis title: Research on application of bacterial leaf blight resistance genes to develop

hybrid rice in Northern provinces of Vietnam

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

Objectives

Choose to create R212 carry Xa7 gene, on the basis of crossing Xa7 gene into

the R212 line to create R212BB7 line, combine with the mother line 103S and 103BB21S to create a new two-line hybrid rice that can resistant to bacterial leaf blight

in Northern provinces of Vietnam

Materials and Methods

- Research content:

(1) Use backcross and marker assisted selection (MAS) methods to transfer the

Xa7 bacterial leaf blight resistance gene into R212 line created R212BB7 line carry Xa7

gene

(2) Select of new improved hybrid rice combinations that carrying bacterial leaf blight resistance gene, based on combination of R212BB7 with 103S or 103BB21S lines

(3) Evaluation of agronomic, biological characteristics and resistance bacteria leaf blight of improved rice lines and production F1 of improved hybrid rice combinations

(4) Production efficiency evaluation of improved hybrid rice combinations

- Research materials: R212, IRBB7, 103S, 103BB21S and LC212

milled rice, milled rice ratio, whole gam ain rice ratio, clear white ratio; Rice quality and process experimental data according to standard 10TCN 395-2006 of MARD

Main findings and conclusions

1) By backcross, pedigam selection combined with marker assisted selection, the

result has successfully transferred Xa7 gene into R212 line Evaluate agamonomic traits

of the new lines choossed two lines 575-1-1-4 and 632-2-4-2 carried Xa7 gene, these are

two improved lines with high yield potential and resistance to the bacterial leaf blight disease strains popular in Northern provinces of Vietnam At the same time, 504-1-1-1 and 610-1-1-1 were selected to continue researching and creating new rice varieties

2) Proceed to hybridization of hybrid rice combinations from promis restorer

R212BB7 lines with 103S and 103BB21S mother lines (carry Xa21 gene) The result showed that combinations carry a single gene Xa7/Xa21 or carrying both genes

expressed resistance to bacterial leaf blight pathogens The results were selected two combinations 103BB21S/R212BB7-575-1-1-4 (LC575) and 103BB21S / R212BB7-632-2-4-2 (LC632) were more resistant to disease and higher yield than other combinations and the control In addition to resistance to bacterial leaf blight, these combinations were capable of producing higher yields

3) The R212BB7 line and 103BB21S line was secleted more advanced than the original R212 They improved higher than the original line of the yield R212BB7575 reached 8.0 quintals / ha higher than the control For mother line multiplication with the same cultivation regime of 103BB21S, the net yield was 3.05 quintals / ha,

corresponding to 22% In F1 hybrid rice seed production with the combination of Xa7 and Xa21 genes because both the parent line and the mother line carry the resistance

gene, the population has been created to produce healthy hybrid seeds and solid stalks have contributed to increasing energy hybrid seed yield LC632 combination increased 6,82 quintals/ha, LC575 combination increased 562 quintals/ha compared to the control

4) Results of evaluating the efficiency of commercial hybrid rice production of

hybrid rice LC632 and LC575 containing Xa7 and Xa21 genes in the Northern midland

and mountainous areas; coastal plains and the North Central region showed that the new hybrid rice all yield increases from 4.0 to 12.0 quintals /ha compared to the control Of which the highest difference is achieved in coastal areas where blight is severely harmful to rice production in the crop season

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong sản xuất lúa gạo thì lúa lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp lớn nhất của thế kỷ XX Lúa lai có năng suất cao hơn lúa thuần từ 15-20%, do đó lúa lai được coi là cây xóa đói của nhiều Quốc gia châu Á Hiện nay các giống lúa lai được sử dụng ngày càng rộng rãi, góp phần làm tăng năng suất một cách đáng kể Tuy nhiên, các giống lúa lai có ưu điểm năng suất cao, nhưng hạn chế là khả năng chống chịu với bệnh bạc lá chưa cao Chính vì vậy việc chọn tạo được các giống lúa bố, mẹ và con lai F1 có khả năng kháng bệnh bạc lá là việc làm cần thiết trong điều kiện sản xuất lúa gạo hiện nay

Trong thực tế các giống lúa lai đạt năng suất cao nhưng hay bị bệnh bạc lá gây hại, đặc biệt khi gieo cấy trong vụ Mùa và trong điều kiện thâm canh Bệnh

bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv Orzae gây ra, là một trong những

bệnh gây hại đến nhiều vùng trồng lúa trên thế giới, ở mức độ nhẹ chúng làm cho

lá lúa bị trắng do mất diệp lục dẫn đến lá khô và chết làm giảm khả năng quang hợp, do đó làm giảm năng suất lúa; ở mức độ nặng khi gây hại vào giai đoạn lúa trỗ bông và chín sữa bộ lá bị nhiễm cháy làm mất khả năng quang hợp của cây Đặc biệt, chúng gây hại ở cổ bông sẽ làm chết các bó mạch dẫn truyền chất dinh dưỡng về hạt, bệnh nặng có thể không cho thu hoạch

Đến nay, các nhà khoa học trên thế giới đã xác định được 45 gen kháng

bệnh khác nhau trên thế giới được ký hiệu từ Xa1 đến Xa46 (chưa có gen Xa37).Nhiều nghiên cứu cho thấy gen kháng bệnh bạc lá lúa hiệu quả cho các tỉnh phía

Bắc Việt Nam là các gen xa5, Xa7 và Xa21 Trong đó gen Xa21 đã được Học

viện Nông nghiệp Việt Nam chuyển thành công vào dòng mẹ 103S (ký hiệu là 103BB21S) (Hien Vu Thi Thu & Yoshimura, 2015)

LC212 là giống lúa lai hai dòng do Trung tâm Giống Nông lâm nghiệp Lào Cai chọn tạo từ dòng mẹ 103S và dòng bố R212 LC212 có thời gian sinh trưởng trung bình, cứng cây, đẻ khỏe, hạt xếp xít, năng suất cao, thích ứng rộng với các vùng sinh thái Tuy nhiên, giống lúa lai LC212 không kháng được bệnh bạc lá nên đã hạn chế trong việc mở rộng diện tích ra các tỉnh phía Bắc và có nguy cơ rủi ro trong gieo cấy

Vì vậy, việc định hướng chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dòng bố, kết hợp với dòng mẹ sẵn có để nâng cao năng suất và tính kháng bạc lá trên nền tổ hợp lúa lai LC212 là hết sức cần thiết trong điều kiện sản xuất hiện nay Đồng thời sử dụng các dòng lúa bố cải tiến làm vật liệu khởi đầu cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai mới là hướng đi đúng cho các nhà chọn tạo giống lúa

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Chọn tạo được dòng R212 cải tiến chứa gen Xa7, trên cơ sở lai chuyển gen Xa7 vào dòng R212 tạo ra dòng R212BB7, kết hợp với dòng mẹ 103S và

103BB21S tạo ra giống lúa lai hai dòng mới kháng được các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Sử dụng dòng R212 và giống lúa lai hai dòng LC212 của Trung tâm Giống Nông lâm nghiệp Lào Cai;

- Dòng TGMS 103S, TGMS 103BB21S của Viện nghiên cứu Phát triển Cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam;

- Dòng IRBB7 chứa gen Xa7 của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế, do Trung

tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam – Nhật Bản, Học viện Nông nghiệp Việt Nam cung cấp;

Sử dụng dòng R212 làm đối chứng cho các dòng R212BB7 mới chọn tạo;

sử dụng giống LC212 làm đối chứng cho các giống lúa mới chọn tạo

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung vào lai chuyển gen Xa7 vào dòng R212, đánh giá đặc

điểm nông sinh học và tính kháng bệnh bạc lá của các dòng R212BB7 mới chọn tạo được dòng R212 cải tiến Tổ chức đánh giá hiệu quả nhân dòng lúa bố, mẹ và sản xuất thử hạt lai F1 Tiến hành lai tạo các tổ hợp giữa các dòng R212BB7 với dòng mẹ 103S và 103BB21S, đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học, năng suất và khả năng kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp mới chọn tạo và tổ chức khảo nghiệm

sản xuất các tổ hợp lúa lai hai dòng mới chứa gen Xa7 và Xa21

1.3.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu:

Lai chuyển gen và đánh giá dòng tại: Trung tâm nghiên cứu cây trồng Việt Nam - Nhật Bản, Học viện Nông nghiệp Việt Nam;

Đánh giá dòng tại Trại Nghiên cứu và sản xuất giống lúa Bát Xát, Trung tâm Giống Nông lâm nghiệp tỉnh Lào Cai và tại Sóc Trăng

Đánh giá khả năng kết hợp của các tổ hợp lai mới; đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học và khả năng kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp lúa lai cải tiến; nhân dòng lúa bố, mẹ và sản xuất hạt lai F1: Trại nghiên cứu và sản xuất giống lúa Bát Xát và Trại Rau quả Bắc Hà thuộc Trung tâm Giống Nông lâm nghiệp Lào Cai

Khảo nghiệm sản xuất tại các điểm khảo nghiệm Sóc Trăng, Lào Cai, Nam Định, Vĩnh Phúc và Thanh Hóa

- Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân 2011 đến 2016

1.4 TÍNH MỚI VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

Kết quả nghiên cứu của đề tài là minh chứng cho sự thành công của phương pháp lai chuyển gen mục tiêu (gen kháng vi khuẩn gây bệnh bạc lá) vào dòng cho phấn, kết quả lai tạo và chọn lọc được 2 dòng bố cải tiến là R212BB7-

632-2-4-2 và R212BB7-575-1-1-4 chứa gen Xa7 kháng được 3 nòi vi khuẩn gây

bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam

Nghiên cứu đã lai tạo và chọn lọc được 2 giống lúa lai LC632 và LC575

chứa 2 gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 kháng được 3 nòi vi khuẩn gây bệnh

bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, những tổ hợp lúa lai cải tiến này vẫn mang được những đặc tính cơ bản có lợi của tổ hợp lúa lai ban đầu LC212

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Cung cấp thông tin, dẫn liệu khoa học có giá trị tham khảo cho chọn tạo hoặc

cải tạo giống lúa lai hai dòng kháng bạc lá, thông qua chuyển gen trội Xa7 vào dòng

bố Việc lai chuyển gen Xa7 thành công vào dòng lúa bố tạo ra được nguồn vật liệu

mới, đồng thời giúp duy trì dòng mang gen mục tiêu dễ dàng hơn so với việc duy trì

Việc tái tổ hợp chọn tạo được 2 giống lúa lai LC632, LC575 mang hai gen

kháng Xa7 và Xa21 kháng được 3 nòi vi khuẩn gây bệnh bạc lá là minh chứng cho

việc phối hợp hai gen để tạo nên tính kháng cao và bền vững với các nòi vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

Đề tài cũng là cơ sở cho việc nghiên cứu chuyển nhiều gen mục tiêu khác trong chọn tạo giống lúa lai, góp phần phát triển lúa lai ở Việt Nam

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Sản phẩm của đề tài đã tạo ra được các dòng lúa bố R212 cải tiến mang

gen Xa7 kháng cao với 3 nòi vi khuẩn gây bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía

Bắc Các dòng R212 cải tiến được sử dụng làm vật liệu để nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá

Nghiên cứu đã chọn tạo được 2 tổ hợp lúa lai hai dòng LC632 và LC575 trên cơ sở sử dụng dòng mẹ 103BB21S và dòng bố mới chọn tạo Hai tổ hợp lúa lai mới có ưu điểm về tính kháng bệnh bạc lá và có tiềm năng năng suất cao hơn với tổ hợp lúa lai ban đầu LC212 Các giống lúa mới có thể phát triển phục vụ trực tiếp cho sản xuất, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất lúa ở các tỉnh phía Bắc Đặc biệt là giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, hạ giá thành sản xuất và hạn chế ô nhiễm môi trường

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI

2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới

Lúa gạo là một trong những cây lương thực có vai trò quan trọng đối với con người Trên thế giới cây lúa được xếp thứ hai sau cây lúa mì về diện tích và sản lượng Năm 2017, diện tích lúa gieo trồng trên thế giới đạt 167.249,105 nghìn ha; sản lượng đạt 769.657,793 nghìn tấn Trong đó có 15 nước có diện tích gieo trồng đạt trên 1 triệu ha và chiếm 61,4% diện tích lúa của thế giới, lớn nhất

là Trung Quốc diện tích gieo trồng đạt 30.747 nghìn ha, chiếm gần 18,4% diện tích lúa thế giới; Ở Việt Nam diện tích lúa gieo trồng đạt 7.716,6 nghìn ha, chiếm 4,6% diện tích lúa thế giới Theo tính toán của FAO đến năm 2030 sản lượng lúa của thế giới phải đạt 800 triệu tấn mới có thế đáp ứng được nhu cầu lương thực của con người (FAOSTAT, 2018)

Ở Châu Á, diện tích gieo trồng lúa chiếm khoảng 90,9% diện tích lúa trên thế giới, do đó lúa gạo là cây lương thực quan trọng nhất Trong đó Trung Quốc

là quốc gia có diện tích đứng thứ hai trên thế giới sau Ấn Độ nhưng sản lượng lúa cao nhất thế giới với 205.714 nghìn tấn (Mudasir & cs., 2015); lúa gạo cung cấp từ 50-70% năng lượng hấp thụ hàng ngày Lúa gạo giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho con người Hạt gạo chứa 80% tinh bột, 7,5% protein, vitamin và các chất khoáng cần thiết cho con người Ngành sản xuất lúa gạo còn tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người dân cả ở nông thôn lẫn thành thị, đồng thời nó còn đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế, chính trị và

xã hội ở những nước lấy lúa gạo là nguồn lương thực chính Ở Việt Nam diện tích gieo trồng lúa dao động theo từng năm, năm 2000 diện tích gieo trồng đạt 7.666,3 nghìn ha; năm 2010 giảm còn 7.489,4 nghìn ha; năm 2017 đạt 7.716,6 nghìn ha; trong đó khu vực miền Bắc 2.454,9 nghìn ha, chiếm 31,8% diện tích gieo trồng lúa cả nước; miền Nam 5.261,7 nghìn ha, chiếm 68,2% diện tích gieo trồng lúa cả nước (Tổng cục Thống kê, 2017)

Trong sản xuất lúa gạo thì lúa lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp lớn nhất của thế kỷ 20 Lúa lai có thể cho năng suất cao hơn lúa thuần từ 15-20%, do đó lúa lai được coi là cây xóa đói của nhiều Quốc gia châu

Á Lúa lai được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1976, thành công về sản xuất lúa

nước trên thế giới đã và đang nghiên cứu phát triển lúa lai, chủ yếu ở các châu lục như châu Á, Châu Mỹ và Châu Phi; trong đó châu Á có nhiều kết quả nghiên cứu và triển khai thực tiễn nhiều nhất

Trung Quốc được coi là cái nôi lúa lai ở châu Á, đồng thời cũng là nước nghiên cứu và phát triển lúa lai ứng dụng mạnh nhất thế giới Lúa lai ở Trung Quốc được trồng từ tỉnh Liêu Ninh tới Hải Nam và từ Thượng Hải đến tỉnh Vân Nam Diện tích gieo cấy lúa lai (29,4 triệu ha) lớn nhất thế giới (Li Jiming & cs., 2009) Trong đó, tỉnh Hồ Nam có diện tích trồng lúa lai lớn nhất với 3 triệu ha chiếm 75% diện tích trồng lúa Trong diện tích trồng lúa lai của Trung Quốc thì diện tích trồng lúa lai hai dòng đang tăng lên đáng kể trong những năm đầu thế

kỷ XXI Năm 2002, tổng diện tích lúa lai hai dòng chiếm khoảng 2,8 triệu ha, chiếm 18% tổng diện tích lúa lai Năm 2008, lúa lai hai dòng chiếm 3,3 triệu ha (22%) Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ (TGMS) đã được sử dụng chủ yếu ở phía Nam Trung Quốc, nơi có thời gian chiếu sáng ngắn hơn đã góp phần làm tăng diện tích trồng lúa lai hai dòng

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu về dòng bất dục đực năm 1964 Từ năm

1964 đến năm 1970, các nhà chọn giống của Trung Quốc đã cố gắng để phát triển dòng bất dục đực di truyền tế bào chất nhưng không thể phát triển rộng được do chưa có dòng duy trì bất dục đực Năm 1973, lô hạt giống F1 đầu tiên được sản xuất ra với sự tham gia của 3 dòng là: dòng bất dục đực di truyền tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterile-CMS), dòng duy trì bất dục (Maintainer-B), dòng phục hồi hữu dục (Restorer-R) Năm 1974, Viên Long Bình phát triển giống lúa

lai Nam-ưu 2 thuộc indica đầu tiên Tiếp theo sau đó từ năm 1972 đến 1975 Viện

Khoa học Nông nghiệp Hồ Nam thử nghiệm 87 giống lúa lai so sánh với các giống lúa thuần tốt nhất để đánh giá Kết quả các tổ hợp lai có năng suất cao hơn 20-30% so với giống lúa thuần đang trồng phổ biến (Lin & Yuan, 1980) Từ năm

1996, Trung Quốc đã tạo ra giống lúa lai siêu cao sản bằng việc lai khác loài phụ với kiểu cây lý tưởng Đến nay đã có hơn 80 giống lúa lai siêu cao sản được trồng ngoài sản xuất, trong số đó có những giống năng suất đạt 12-21 tấn/ha Lý

do chính để các giống lúa lai này đạt năng suất cao là: số hạt/bông và kích thước bông tăng; chỉ số diện tích lá tăng, thời gian lá xanh dài, khả năng quang hợp cao hơn, chống đổ tốt hơn, tích lũy chất khô ở giai đoạn trước trỗ cao hơn, vận chuyển carbonhydrat từ thân lá vào hạt mạnh hơn, bộ rễ lớn hơn và hoạt động hút dinh dưỡng của rễ khỏe hơn (Zhen & cs., 2013) Năm 1997, Chính phủ Trung

Quốc xây dựng 3 giai đoạn chọn tạo "siêu lúa lai" đó là giai đoạn: 1996-2000, 2001-2005 và 2006-2015 Trong giai đoạn đầu các tính trạng tốt của cây lúa đã được tích lũy vào một giống và khai thác được ưu thế lai giữa các loài phụ Viên Long Bình đề xuất dạng cây lúa lý tưởng có các đặc điểm: lá dài, thẳng đứng, hẹp, ba lá trên cùng có dạng lòng mo "V", bông to và đồng đều, tư thế bông rũ xuống nằm ở dưới tán lá thẳng đứng Nhờ sự cố gắng của các nhà khoa học chọn tạo giống lúa lai Trung Quốc, năm 2000 mục tiêu của giai đoạn I (đạt 10,5 tấn/ha) của chương trình đã thành công, mục tiêu giai đoạn II (đạt 12 tấn/ha) đã đạt được trong năm 2004, với năng suất tăng tương ứng 25% (Chen & Xiao, 2007) Đến năm 2006, Bộ Nông nghiệp Trung Quốc đã công nhận 34 giống lúa siêu cao sản trong đó có giống lúa lai ba dòng Xie-ưu 9308 Mục tiêu giai đoạn III là năng suất lúa đạt trên 13,5 tấn/ha Theo Yuan (2017), năng suất siêu lúa lai

đã phá vỡ thế kịch trần bởi các nhà khoa học Trung Quốc từ năm 2011 Năng suất trung bình của giống siêu lúa lai Y-U-2 đạt 13,9 tấn/ha với diện tích mô hình 7,2 ha Giống siêu lúa lai Y-U-900 đạt năng suất 14,8 tấn/ha và 15,4 tấn/ha với diện tích thử nghiệm 6,8 ha tại huyện Longhui tỉnh Hồ Nam năm 2013 và huyện Xupu tỉnh Hồ Nam năm 2014 Việc chọn tạo siêu lúa ở Trung Quốc đã thành công trong 15 năm qua Chính phủ Trung Quốc khuyến khích và đầu tư chọn tạo

và hoàn thiện kỹ thuật canh tác cho cả lúa thuần và siêu lúa lai Trong 15 năm qua, Bộ Nông nghiệp Trung Quốc đã công nhận và thương mại hóa 156 giống siêu lúa lai (Liang & cs., 2017) Dựa trên những thành tựu đã đạt được và tiềm năng năng suất của lúa, Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch giai đoạn IV cho chọn giống lúa lai siêu cao sản với năng suất 15,0 tấn/ha/vụ ở qui mô lớn vào năm

2020 (Yuan, 2014) Công tác chọn tạo giống lúa lai của Trung Quốc tập trung toàn diện trên các lĩnh vực để khai thác ưu thế lai ở mức cao nhất như chọn tạo các dòng bố mẹ, lai xa tìm ưu thế lai, chuyển các gen, qui tụ gen chống chịu sâu bệnh nâng cao tính kháng, kỹ thuật sản xuất và duy trì các dòng bố mẹ

Ấn Độ là quốc gia đã nghiên cứu lúa lai từ những năm 1970, nhưng không thành công Đến năm 1989, chương trình lúa lai của Ấn Độ được đẩy mạnh và tăng cường nghiên cứu phát triển Năm 2001, diện tích canh tác lúa lai tại Ấn Độ

có khoảng 750 nghìn ha, năng suất trung bình lúa lai ở Ấn Độ đạt 6,5 - 7,5 tấn/ha Một số giống lúa lai chọn tạo được công nhận trong nước là: CR314 - 10, IET 15848, IET 1702, PAC 801, RR 347-2, VL Dhan 86, CRM 2007-1, IET

PRH-122, UPRI 99-1 (Chitta, 2001) Đến năm 2014, Ấn Độ đã đánh giá 3500 tổ hợp lai và đã chọn được 70 tổ hợp lai để phát triển sản xuất, trong đó có 31 tổ hợp lai do các đơn vị nhà nước chọn tạo và 39 tổ hợp lai do các công ty tư nhân chọn tạo Ấn Độ đưa ra chiến lược nghiên cứu là: (1) phát triển các dòng bố mẹ

có ưu thế lai cao; (2) chuyển gen ưu thế lai từ ngô sang lúa; (3) đa dạng nguồn CMS; (4) xác định vùng sản xuất hạt lai tối ưu; (5) phát triển nguồn nhân lực cho chọn tạo và phát triển lúa lai (Hari & cs., 2014) Ấn Độ cũng có nhiều nghiên cứu

về sự biến đổi của một đoạn gen liên kết tới dòng bất dục dạng lúa dại để chuyển gen hữu ích vào dòng phục hồi hạt phấn (Tiwari & cs., 2015) Đồng thời cũng có rất nhiều nghiên cứu về hệ vi sinh vật để tăng năng suất cây trồng một cách bền vững (Singh & cs., 2016) Theo Hari & cs (2018) ở Ấn Độ để phát triển lúa lai

có hạt thon dài, chất lượng tốt thì cần lai khác loài, chọn lọc chu kỳ và cải tiến quần thể Mục tiêu của Ấn Độ mở rộng diện tích lúa lai, năm 2008 diện tích trồng lúa lai đạt 1,4 triệu ha/44 triệu ha lúa của cả nước (chiếm 3,2%); năm 2012 diện tích lúa lai của Ấn Độ đạt 2,5 triệu ha, năng suất đạt 4,79 tấn/ha (Dasgupta

& Roy, 2014) Chính phủ Ấn Độ phấn đấu đưa diện tích trồng lúa lai chiếm 20% diện tích (8,8 triệu ha) trong 5 năm tới

Giống lúa lai đầu tiên trồng thử ở Philippines vào năm 1993; Nhận thấy vai trò của giống lúa lai, chính phủ Philippine đã hỗ trợ hạt giống bố mẹ và GA3 tổng giá trị lên tới 203 USD/ha thì diện tích sản xuất hạt giống lúa lai được tăng lên đáng kể Trước năm 2004, diện tích trồng lúa lai của Philippines chỉ có 4% nhỏ hơn diện tích lúa lai Việt Nam (7,75%) Nhưng đến năm 2005, diện tích sản xuất hạt lai F1 lớn gấp gần 2,7 lần so với Việt Nam Năm 2008, tỷ lệ trồng lúa lai của Philippines là 10,2% diện tích đứng thứ 2 thế giới sau Trung Quốc (Aldas & Fangming, 2010) Vùng sản xuất lúa lai chủ yếu của Philippines là tỉnh Isabela, tỉnh Kalinga và 11 tiểu vùng khác thuộc tỉnh Davao Iriental và Davao del Sur.Năng suất lúa lai thương phẩm từ vụ Mùa 2001 đến vụ Xuân 2003 (6,0 tấn/ha) cao hơn lúa thuần là 1,5 tấn/ha Vụ Xuân năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần là 1,23 tấn/ha, vụ Mùa năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần 1,83 tấn/ha Các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ sinh học để kiểm tra chất lượng hạt giống, đảm bảo độ thuần giống và chuyển các gen kháng sâu bệnh vào các dòng bố mẹ, nên đến năm 2013, Phillipine có 53 giống lúa lai được công nhận và mở rộng sản xuất, trong đó nổi bật là các giống như: Magat, Panay, Mestizo 1 and Mestiso 2

to Mestiso 51, có năng suất trung bình từ 6,5-7,3 tấn/ha (Dindo & cs., 2014)

Bangladesh bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ những năm 1990 Đến năm

1996, nhờ sự giúp đỡ của Viện nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI) và FAO, việc phát triển lúa lai có sự khởi sắc Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế Bangladesh (BRRI) bắt đầu nghiên cứu lúa lai từ năm 1993, đến năm 1996, BRRI đã nhập nội một dòng CMS và các dòng phục hồi từ IRRI và Trung Quốc dùng để làm vật liệu chọn tạo giống trong nước Trong hai năm 1998-1999, BRRI đã chọn được 5 tổ hợp lúa lai, trong đó có 2 tổ hợp có triển vọng là IR68025A/BR287 có thời gian sinh trưởng 140-145 ngày, tương đương với giống địa phương BR28, tổ hợp thứ hai IR68025A/IR21567R có thời gian sinh trưởng từ 150-155 ngày, tương đương với giống đối chứng BR29 Hai tổ hợp lai này đã thử nghiệm tại 5 vùng sinh thái khác nhau, kết quả có 3 vùng có năng suất cao hơn giống đối chứng

Năm 2004, diện tích lúa lai của Bangladesh mới đạt 6.147 ha, chỉ chiếm 0,5% tổng diện tích trồng lúa, đến năm 2008 tăng lên 735.000 ha (gấp 122,5 lần

so với 2004), cao hơn Việt Nam tới 90.000 ha (Aldas & Fangming, 2010) Năm

2011, diện tích sản xuất hạt giống lúa lai F1 đạt 300 ha, chủ yếu giống lúa lai

SL-8 Năng suất hạt F1 trung bình 2,0 tấn/ha Bangladesh phấn đấu tăng diện tích sản xuất hạt giống lúa lai F1 lên 3.000 ha để có đủ giống cung ứng cho nông dân

Nghiên cứu lúa lai ở Indonesia được bắt đầu vào năm 1983, giai đoạn 1983-2000 nghiên cứu chưa thành công như mong đợi Từ năm 2001, được sự hỗ trợ của IRRI, FAO, Trung tâm Nghiên cứu Lúa Indonesia (ICRR) đã đưa ra một

số tổ hợp lai, dòng CMS, duy trì và dòng phục hồi mới Đến năm 2011, ICRR đã công nhận rất nhiều giống cho năng suất cao, có khả năng kháng sâu bệnh và một trong số đó là thơm như: Hipa3, Hipa4, Hipa5 Ceva, Hipa6 Jete, Hipa7, Hipa8, Hipa9, Hipa10, Hipa11, Hipa12 SBU, Hipa13, Hipa14 SBU, Hipa Jatim1, Hipa Jatim2, Hipa Jatim3 (Satoto & Made, 2014) Indonesia lập chiến lược phát triển lúa lai giai đoạn 2020- 2030 là: một là xã hội hóa phát triển lúa lai; hai là chọn tạo các giống lúa lai kháng sâu bệnh (rầy nâu, bạc lá); ba là phát triển các dòng

bố mẹ mới thông qua hợp tác với IRRI và các nước khác; bốn là chính phủ khuyến khích không chỉ chọn tạo trong nước còn có thể nhập công nghệ lúa lai của nước ngoài

Năm 2011, Thái Lan đã chọn tạo thành công giống lúa lai RDH1 và đến năm 2013 chọn tạo được giống lúa lai RDH3 có năng suất 8,84 tấn/ha Thái Lan

về lai thử với các giống lúa của Thái Lan và đã tuyển chọn được 8 tổ hợp lai có năng suất trên 6,5 tấn/ha (Suniyum & cs., 2014) Thái Lan đưa ra chiến lược chọn giống lúa lai giai đoạn 2020-2030 là: Phát triển các dòng bố mẹ phù hợp với điều kiện Thái Lan; Sản xuất hạt lai với giá thành hạ; Sử dụng công nghệ sinh học để hỗ trợ cho chọn tạo giống lúa lai

Ở Ghana, các nhà khoa học cũng đã sử dụng các trình tự lặp đơn giản (SSR) để đánh dấu dòng RM610 để tìm ra các dòng phục hồi hạt phấn Kết quả lựa chọn được dòng WAS127 12-1-6-3-1 để tạo dòng dòng CMS, nhằm chọn tạo các giống lúa lai ba dòng (Samuel & cs., 2018)

2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

2.1.2.1 Nghiên cứu lúa lai ở Việt Nam

Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai vào năm 1980 tại Viện Khoa học

Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và Viện

Di truyền Nông nghiệp với nguồn vật liệu chủ yếu được nhập từ Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI), Trung Quốc và Ấn Độ Song chưa thu được kết quả đáng kể

Vào những năm 1989, các tỉnh Quảng Ninh và Lạng Sơn bắt đầu gieo cấy giống lúa lai nhập khẩu qua biên giới phía Bắc và gieo trồng tự phát, sau đó lan sang Cao Bằng, Hà Giang, Lào Cai…, kết quả cho năng suất khá cao Năm

1990, Bộ Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm (nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) trên cơ sở đánh giá năng suất lúa lai, đã cho phép nhập khẩu một số tổ hợp lúa lai của Trung Quốc để xây dựng mô hình trình diễn ở các vùng sinh thái Kết quả trình diễn cho thấy lúa lai có khả năng thích ứng rất rộng tại nhiều vùng sinh thái từ vùng núi phía Bắc đến Tây Nguyên và năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 20% đến 30%

Nhận thấy vai trò của lúa lai, Bộ Nông nghiệp & PTNT đã khuyến khích các đơn vị tham gia nghiên cứu chọn tạo khảo nghiệm các giống lúa lai Nhiều đơn vị đã bắt tay vào nghiên cứu như: Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Trường Đại học Nông nghiệp I, Viện Bảo vệ thực vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng quốc gia và Trung tâm Giống Nông lâm nghiệp Lào Cai Kết quả đã nhập nội và lai tạo được một số dòng mẹ, dòng bố và tổ hợp lúa lai mang thương hiệu Việt Nam, cụ thể như sau:

- Chọn tạo dòng mẹ: Việt Nam đã nhập nội nhiều dòng mẹ cho cả lúa lai hai dòng và lúa lai ba dòng Các dòng CMS từ Trung Quốc, IRRI và Ấn Độ như Zhenshan 97A, BoA, II-32A, D62A, IR58025A, Kim 23A; Các dòng TGMS 11S, TGMS7, TGMS11, TGMS6, TG10, TG5, TG27, Peiải 64S (Phạm Ngọc Lương, 2000; Nguyễn Trí Hoàn & Nguyễn Thị Gấm, 2003; Nguyễn Như Hải, 2008; Nguyễn Thị Trâm, 2011) Việt Nam đã tích cực chọn tạo được các dòng TGMS mới như: VN-01, 11S, TGMSVN1, T1S-96, 103S, TGMS6, Hương 125S, T7S, 141S, E15 (Phạm Ngọc Lương, 2000; Nguyễn Trí Hoàn & Nguyễn Thị Gấm, 2003; Nguyễn Thị Trâm & cs., 2006; Nguyễn Thị Trâm, 2011) Nhưng số lượng dòng TGMS ứng dụng để phục vụ sản xuất ở nước ta còn ít Một số dòng còn hạn chế về khả năng kết hợp, khả năng cho con lai có ưu thế lai cao về năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận cũng như chất lượng thấp Hiện nay, nước ta có hơn 20 dòng TGMS mới được chọn tạo trong nước Tuy nhiên, chỉ một số dòng: T1S-96, 103S, AMS-30S, T7S, 135S, TG1S được sử dụng rộng rãi trong việc chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng mới phát triển vào sản xuất Các dòng này cho con lai ngắn ngày, chất lượng gạo khá tốt, đặc biệt dễ sản xuất hạt lai (Phạm Đồng Quảng, 2005) Trong 5 dòng EGMS của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội (nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam) chọn tạo, có 2 dòng T1S-96 và 103S được sản xuất rộng rãi Các dòng EGMS như 135S, T7S và P5S đang sản xuất thử (Nguyễn Thị Trâm, 2011) Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm giai đoạn 2011-2015 đã chọn lọc, làm thuần

và đưa vào sử dụng lai tạo giống mới 5 dòng CMS mới gồm: 211A, 279A, 12A, 13A, CT6A-7 Làm thuần và sử dụng 5 dòng TGMS mới: AMS34S, AMS35S, AMS36S, AMS37S, T1S-96BB và 1 dòng TGMS mới được cải tạo, làm thuần từ nguồn nhập nội: AMS30S Vũ Hồng Quảng & Nguyễn Văn Hoan (2011) đã sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử (MAS) chọn tạo dòng mẹ bất dục mới để phục vụ chọn tạo lúa lai hai dòng trong nước Kết quả đã chọn được 2 dòng mẹ bất dục mang gen tương hợp rộng là: TGWCG530S và TGWCG111S Các dòng mẹ mang gen tương hợp rộng là cơ sở con lai từ các loài có tỷ lệ đậu hạt cao Các nhà chọn giống lúa lai trong nước chọn tạo thành công dòng P5S từ tổ hợp lai T1S-96/Peiai64S Dòng P5S này hữu dục khi độ dài ngày ngắn hơn hoặc bằng 12h16' và bất dục hoàn toàn khi độ dài ngày lớn hơn 12h30' Nguyễn Thị Trâm

và cộng sự cũng đã chuyển thành công gen thơm vào dòng mẹ TGMS (lúa lai 2

An, Thanh Hoá, Ninh Bình, Phú Thọ Đồng thời đã tạo ra được dòng mẹ CMS (lúa lai 3 dòng) có gen kéo dài lóng trên cùng giúp chiều dài cổ bông kéo dài, do

đó tiết kiệm GA3 trong quy trình sản xuất hạt lai F1 (Trần Văn Quang & Nguyễn Thị Trâm, 2006)

- Chọn tạo dòng bố: Bên cạnh nhập các dòng mẹ từ nước ngoài, Việt Nam cũng nhập một số dòng phục hồi (R) đồng thời chọn lọc và duy trì các dòng R nhập nội: Minh Khôi 63, Quế 99, Trắc 64, R903, Phúc Khôi 838, R527, R998, R718, R212, (Nguyễn Trí Hoàn & Nguyễn Thị Gấm, 2003; Trần Văn Quang, 2009; Liang & cs., 2017) Công tác lai và chọn lọc đã chọn tạo được 17 dòng bố mới đưa vào sử dụng, trong đó: 10 dòng bố mang gen kháng bạc lá đã thuần đưa vào sử dụng lai tạo ra tổ hợp mới; 5 dòng bố mới ngắn ngày mang gen kháng rầy nâu và đạo ôn; 2 dòng bố thơm (Lê Hùng Phong & cs., 2016)

- Do chọn tạo được nhiều dòng EGMS thích ứng với điều kiện trong nước nên Việt Nam cũng chọn tạo được nhiều giống lúa lai Theo Phạm Văn Thuyết (2017) thì sau hơn 30 năm Việt Nam đã thu được kết quả đáng khích lệ; năm

2013, Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp & PTNT đã công nhận 71 giống lúa lai, trong đó nhập nội là 52 giống và chọn tạo trong nước là 19 giống; gồm 60 giống lúa lai ba dòng và 11 giống lúa lai hai dòng Nhiều giống lúa lai mới do Việt Nam chọn tạo đã có chỗ đứng tại thị trường trong nước Nhiều giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, tiềm năng năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận phù hợp cho cơ cấu 2 lúa 1 màu được phát triển mạnh vào sản xuất như HYT100, Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, CT16, LC25, LC212, LC270, Nguyễn Bá Thông & cs (2017) đã chọn được 2 tổ hợp cho năng suất cao HQ19 năng suất đạt 7,59 tấn/ha và HQ21 năng suất đạt 7,52 tấn/ha Hai tổ hợp lúa lai này có dạng hạt dài, độ thơm lá từ thơm đến thơm nhẹ, cơm có mùi thơm đặc trưng Đến năm

2015, Bộ Nông nghiệp & PTNT công nhận chính thức 8 giống lúa lai ba dòng là: HYT83, HYT100, Nam ưu 603, Nam ưu 604, Bác ưu 903KBL, LC25, CT16, Thanh Hương Ưu 6 và 14 giống lúa lai hai dòng được công nhận chính thức: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, TH3-7, HC1, Thanh ưu 3, Thanh ưu

phục vụ cho sản xuất như: Shan ưu 63, Shan ưu Quế 99, Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Nhị ưu 719, Bác ưu 527, Bác ưu 253, LC25 (Nguyễn Trí Hoàn & Nguyễn Thị Gấm, 2003; Trần Văn Quang, 2009) Giai đoạn 2015-2017

đã triển khai sản xuất 135,5 ha hạt giống bố mẹ nguyên chủng của 11 tổ hợp lai, gồm: TH3-3, TH3-4, TH3-5, VL20, VL50, CT16, Nhị ưu 838, Bác ưu 903KBL, LC25, HYT100, HYT108 Sản lượng hạt giống mẹ ước đạt khoảng 260 tấn, hạt giống dòng bố đạt 55 tấn Chất lượng hạt giống các dòng bố, mẹ đều đạt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia; giá thành hạt giống giảm 30 - 40% so với giá nhập khẩu (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia, 2017)

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết khí hậu và kỹ thuật canh tác cũng được các nhà khoa học tích cực tham gia Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy: Khi tăng cường độ ánh sáng và nhiệt độ thì giá trị ưu thế lai giống Việt lai

20 vượt cả dòng bố mẹ tốt nhất và trung bình về cường độ quang hợp, ở tất cả giai đoạn sinh trưởng cả vụ Xuân và vụ Mùa Khi nghiên cứu giống Việt lai 20

và dòng bố mẹ của chúng phát hiện khi tăng lượng đạm bón giá trị ưu thế lai về năng suất hạt và năng suất tích lũy trong vụ Xuân chủ yếu là do tăng tốc độ tích lũy chất khô ở giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu và trỗ Ở vụ Mùa chủ yếu là do tích lũy chất khô ở giai đoạn trỗ (Phạm Văn Cường & cs., 2007) Dòng bất dục T1S-

96 và 103S là dòng mẹ của một số tổ hợp lai hai dòng đang phát triển rộng rãi trong sản xuất hiện nay như Việt Lai 20, TH3-3, TH3-4; TH3-5, LC212, LC270, Xác định vùng nhân dòng này để đạt năng suất cao rất có ý nghĩa trong sản xuất hạt giống lai Nguyễn Thị Trâm & cs (2010) đã xác định thời vụ nhân dòng T1S-96 để đạt năng suất cao đó là: ở vùng đồng bằng vụ Xuân gieo vào 15-25/12 Ở vùng núi cao trên 95m so với mực nước biển thì nên gieo vào 20-30 tháng 6 hàng năm Riêng thực tế qua nhiều năm chúng tôi theo dõi nhân dòng 103S ở Bắc Hà Lào Cai thì thời gian tốt nhất cho gieo trồng dòng 103S là vào 20-28 tháng 6 hàng năm

2.1.2.2 Diện tích và năng suất và sản xuất lúa lai Việt Nam

Lúa lai chính thức được đưa về Việt Nam thử nghiệm từ năm 1991, đến năm 1995, diện tích lúa lai cấy khoảng 73,503 ha (chiếm 1,08%) diện tích lúa cả nước Sau năm 1995, diện tích gieo cấy lúa lai của cả nước tăng dần, đến năm

2008 diện tích lúa lai tăng lên 645.000 ha Năm 2010, diện tích lúa lai đạt 709.816

trồng lúa (Nguyễn Thị Trâm, 2011) Năm 2014 diện tích lúa lai của Việt Nam dao động xung quanh 700.000 ha Năm 2016 diện tích lúa lai có xu thế giảm do nhiều

lý do, trong đó có nguyên nhân do sâu bệnh Diện tích lúa lai năm 2016 cả nước đạt 650.000 ha; năm 2017 chỉ đạt xấp xỉ 600.000 ha Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúa lai được gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng Đồng bằng sông Hồng chiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc Trung Bộ 27,2%, Duyên hải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6% Năng suất lúa lai năm 1996 đạt 55,7 tạ/ha đến năm 2016 đạt 63,1 tạ/ha (Cục Trồng trọt, 2016)

So với các nước châu Á, diện tích lúa lai của Việt Nam trong mấy năm gần đây tăng chậm so với các nước trong khu vực Năm 2004, diện tích lúa lai của Việt Nam 577.000 ha (chiếm 7,75 % diện tích lúa cả nước) diện tích lúa lai lúc đó cao hơn Ấn Độ (500.000 ha) Philippin (175.000 ha) Bangdesh (60.000 ha) Nhưng đến năm 2008, vị trí đầu tiên của các nước trong khu vực đã thay đổi, Ấn Độ vươn lên đứng thứ hai với diện tích lúa lai (1.400.000 ha) chỉ đứng sau Trung Quốc, Bangladesh đứng vị trí thứ ba sau Ấn Độ với diện tích 735.000 ha, còn Việt Nam đứng ở vị trí thứ 4 với 645.000 ha lúa lai (Aldas & Fangming, 2010)

Theo báo cáo của Cục Trồng trọt (2016) thì các giống lúa lai Việt Nam sản xuất được chiếm khoảng 25% diện tích gieo trồng lúa lai; các giống lúa lai hai dòng do Việt Nam sản xuất là: Việt Lai 20, VL50, TH3-3, TH3-4; TH3-5, CT16, LC212, LC270, HYT 102, HYT108… các giống lúa lai ba dòng sản xuất tại Việt Nam như: Shan ưu 63, Shan ưu Quế 99, Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, Nhị ưu

63, Nhị ưu 838, Nhị ưu 719, Bác ưu 527, Bác ưu 253, LC25, HYT100,… Theo kết quả thống kê của Cục trồng trọt (2012) thì năng suất bình quân lúa lai cả nước (61,4 tạ/ha) từ năm 1995-2010 cao hơn năng suất lúa bình quân cả nước từ 24,28% đến 66,39% Năng suất lúa lai tăng dần theo từng giai đoạn, giai đoạn năm 1995 đến năm 2004 năng suất lúa lai dao động từ 61,4 - 62,8 tạ/ha, nhưng từ năm 2003 đến năm 2010 năng suất lúa lai đạt trên 63,0 tạ/ha Nhiều tỉnh có diện tích lúa lai cao đều là những tỉnh có năng suất lúa tăng Đặc biệt 2 tỉnh Nghệ An

và Thanh Hoá nhờ đẩy mạnh lúa lai, năng suất năm 2004 so 1992 tăng gấp 2 lần, góp phần đưa bình quân lương thực/đầu người của Thanh Hoá đạt 420 kg/người

và Nghệ An: 360 kg/người Một số tỉnh có diện tích trồng lúa lai lớn là: Nam Định, Thanh Hoá, Nghệ An, Ninh Bình, Hà Nam, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Hoà Bình Địa bàn gieo cấy lúa lai đã mở rộng ra các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên như Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Kon Tum, Đắk Lắk

Sản xuất hạt giống lúa lai F1 được Bộ Nông nghiệp và PTNT và chính quyền địa phương quan tâm Từ năm 1992 đến năm 2009, diện tích sản xuất hạt giống F1 lúa lai nhìn chung tăng Năm 1992, diện tích sản xuất hạt F1 chỉ có 173

ha đến năm 2000 có 620 ha, năm 2005 có tới 180 ha, cao nhất năm 2007 diện tích sản xuất hạt lai lên tới 1.900 ha (Nguyễn Thị Trâm, 2011), vùng sản xuất hạt giống lúa lai F1 nhiều tại Quảng Nam, Nghệ An, Thanh Hóa, Lào Cai, Bắc Giang, Đắc Lắc,

Mặc dù chúng ta có nhiều cố gắng trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai mới, nhập nội và sản xuất F1 các tổ hợp lai nước ngoài Nhưng lượng hạt giống lúa lai sản xuất trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu giống của nhân dân, năm

1994 chỉ đáp ứng được 3,27% nhu cầu, giai đoạn 2006-2017 sản xuất đáp ứng được 25,87%-28,5% nhu cầu Do vậy, để mở rộng diện tích gieo cấy lúa lai thì việc đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai sản xuất trong nước đang là nhu cầu cần thiết trong tình hình sản xuất lúa lai hiện nay của nước ta Bên cạnh việc nghiên cứu quy trình sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lai sẵn có, thì nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai mới phù hợp với từng vùng sinh thái cũng góp phần tăng sản lượng hạt giống lúa lai trong nước

2.1.2.3 Những hạn chế trong việc nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam

Theo Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp & PTNT (2017) tại hội nghị "Tư vấn định hướng nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam giai đoạn 2011-2020" đánh giá tồn tại sau gần 20 năm nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam, thì đến nay nước ta chưa có nhiều dòng bố mẹ có đặc tính nông sinh học tốt, có khả năng kết hợp và ưu thế lai cao, dòng mẹ có khả năng nhận phấn tốt, đặc tính bất dục ổn định Một số tổ hợp lúa lai hai dòng trong nước năng suất chưa vượt trội Các tổ hợp lúa lai chưa thực sự phong phú kể cả hệ hai dòng và ba dòng, nhất là các giống lúa lai có hàm lượng amiloza thấp, có mùi thơm, còn thiếu các tổ hợp lai chống chịu sâu bệnh, đặc biệt là rầy nâu, đạo ôn, bạc lá và điều kiện ngoại cảnh bất thuận (mặn, hạn, úng, rét) Bộ giống lúa lai cho vụ Mùa còn nghèo nàn Các giống lúa lai chất lượng gạo cao, đáp ứng nhu cầu nội tiêu và xuất khẩu còn ít

Theo Nguyễn Thị Trâm (2011) thì Việt Nam còn có những tồn tại về lúa lai hai dòng như sản xuất dòng mẹ chưa ổn định, vẫn có những vụ dòng mẹ phục hồi hữu dục gây thiệt hại cho các đơn vị sản xuất; bên cạnh đó số lượng tổ hợp lúa lai hai dòng được chọn tạo trong còn ít, chưa đa dạng, năng suất chưa vượt trội nên không cạnh tranh được lúa lai nhập từ Trung Quốc, gây tâm lý không tốt

2.1.3 Những định hướng trong nghiên cứu và phát triển lúa lai

2.1.3.1 Nghiên cứu chọn tạo các dòng mẹ có khả năng nhận phấn cao, đậu hạt tốt

Trong sản xuất hạt giống lúa lai F1, do năng suất hạt lai F1 thấp nên giá thành sản xuất hạt lúa lai F1 đắt, do đó việc tạo ra dòng mẹ có khả năng nhận phấn ngoài cao để cải thiện năng suất hạt lai là vô cùng cần thiết Một trong những phương pháp chọn tạo dòng CMS có khả năng nhận phấn ngoài cao là

chuyển gen bất dục đực msIR36 vào dòng duy trì và dòng phục hồi, chọn lọc ở

các thế hệ phân ly (Taillebois & cs., 2017) Nghiên cứu cũng đánh giá 216 dòng duy trì thế hệ F6 đã chọn được 15 dòng để lai thử với dòng CMS IR58025A sau 5

vụ lai trở lại (backcross) đã chuyển được tính trạng bất dục đực sang dòng duy trì Các dòng CMS mới ở thế hệ BC5:6 được đánh giá tỷ lệ nhận phấn ngoài và một số đặc điểm nông sinh học Kết quả đã chọn được 3 dòng CMS mới là CMS3, CMS12 và CMS14 có tỷ lệ nhận phấn ngoài cao lần lượt là 56,17%, 51,42% và 48,44% tương ứng, vòi nhụy dài, thoát cổ bông (Raafat, 2018)

2.1.3.2 Lai chuyển các gen và qui tụ gen có mục đích vào các dòng lúa bố, mẹ

Jiaming & cs (2018) đã chuyển thành công 6 gen trội kháng rầy nâu

(Bph3, Bph14, Bph15, Bph18, Bph20 và Bph21) vào dòng duy trì bất dục Kim 23B thông qua chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử Một dòng có 2 gen Bph14 và Bph15

và các dòng có 1 gen trong số 6 gen trên được đánh giá khả năng kháng rầy bởi 3 chỉ tiêu đặc điểm di truyền tính kháng ở giai đoạn từ gieo đến đẻ nhánh, khả năng tích lũy của hạt và tỷ lệ sống sót sau lây nhiễm Kết quả đánh giá cho thấy tính

kháng của dòng được xếp từ cao xuống thấp theo thứ tự Bph14/Bph15 > Bph15 ≥

Bph14 ≥ Bph20 ≥ Bph21 ≥ Bph3 > Bph18> không có gen kháng

Tổng kết về quá trình chọn tạo và phát triển giống lúa lai ba dòng Sán ưu

63, là con lai giữa dòng CMS Zhenshan 97A và Minghui 63 (MH63) Giống Sán

ưu 63 có năng suất cao, thích ứng rộng, chiếm 17% diện tích lúa lai Trung Quốc trong 29 năm (1984-2012) Dòng bố mẹ của giống Sán ưu 63 được sử dụng cho các nghiên cứu về di truyền và đặc điểm nông sinh học Giống Sán ưu 63 có năng suất cao vì có nhiều QTLs được chuyển vào cả dòng bố và mẹ Dòng bố MH63

có gen Ghd7 điều khiển tính trạng số hạt trên bông, chiều cao cây và thời gian trỗ Có nhiều QTLs của dòng MH63 được lập bản như: yd1a, yd1b và yd2 đối với tính trạng năng suất; gp1b và gp5 đối với tính trạng số hạt trên bông; gw7, gw11,

TGW3a và TGW3b đối với tính trạng khối lượng 1000 hạt, gen kháng đạo ôn Pib

Dòng Minghue 63 được chuyển gen kháng bạc lá Xa25(t), Xa3, Xa26 (Xie &

Zhang, 2018)

Jiaming & cs (2018) đã thành công trong việc chuyển gen kháng đạo ôn

(Pi2) và gen kháng bạc lá (Xa7) vào dòng P/TGMS Guangzhan63-4S thông qua

Backcross và Mas, đây là dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt độ

và ánh sáng, được sử dụng rộng rãi trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở Trung

Quốc Dòng P/TGMS mới Hua1228S mang gen Pi2, Xa7 và tms5 được chọn tạo

Dựa trên việc giải trình tự genome thông qua sử dụng 200.000 chỉ thị SNP cho thấy bộ genome của dòng Hua1228S có 87,6% gen giống với dòng gốc Guangzhan63-4S Dòng Hua1228S kháng cao với bệnh bạc lá và đạo ôn Tính dục của Hua1228S tương tự như dòng Guangzhan63-4S Giống lúa lai Hua Liangyou 2821 và Hua Liangyou 284 có dòng mẹ là Hua1228S kháng cao với bệnh bạc lá và đạo ôn

Wang & cs (2018) đã chọn tạo thành công dòng đẳng gen mang gen

kháng rầy nâu Bph9 (NIL-Bph9) thông qua lai trở lại giữa dòng 93–11 với Pokkali (mang gen Bph9) và MAS Đồng thời lai qui tụ gen kháng rầy nâu Bph6

và Bph9 vào dòng 93–11 thông qua MAS Kết quả qui tụ gen Bph6 và Bph9 vào

dòng LuoYang69 có khả năng kháng rầy nâu cao hơn các dòng mang đơn gen

tự như dòng MH725 và con lai F1 đối chứng (Yanchang & cs., 2016)

2.1.3.3 Chọn tạo các giống lúa siêu năng suất

Thông qua phân tích đặc điểm di truyền liên quan đến sự phát triển của bông lúa non cho thấy hiệu ứng siêu trội đã tạo lên ưu thế lai ở giống siêu lúa lai WFYT025 QTL DGHP liên kết với số hạt trên bông được coi là ứng gen cho việc

dòng bố hoặc mẹ phải có gen lùn hoặc thân của siêu lúa phải có đường kính thân lớn, thân đặc, nhiều đốt và có bộ rễ chắc khỏe để không đổ Muốn chất lượng gạo

ngon thì nên chọn bố mẹ dạng trung gian giữa javanica-japonica Do vậy để đạt

được năng suất 18-20 tấn/ha thì chiều cao cây của các giống siêu lúa lai phải có chiều cao từ 1,8-2,0m Chính vì thế, muốn có siêu lúa lai thì cần phải lai khác loài để có bộ rễ mạnh khỏe và lai với các nguồn gen có cổ bông to, thân đặc, đốt ngắn, các đốt ở dưới to

Định hướng nghiên cứu và phát triển lúa lai Bộ Nông nghiệp & PTNT Việt Nam trong giai đoạn tới là tiếp tục đầu tư nghiên cứu chọn lọc các dòng bố

mẹ có nhiều ưu điểm như trong định hướng của thế giới để có được nhiều tổ hợp siêu lúa lai và các tổ hợp có năng suất cao, chất lượng gạo ngon và kháng được các loại sâu bệnh phổ biến hiện nay (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2017); Bên cạnh đó cần xây dựng vùng sản xuất giống lúa lai tập trung khoảng

3000 ha, trong đó các tỉnh miền núi phía Bắc và đồng bằng sông Hồng là 1000 ha gồm: Nam Định, Yên Bái, Thái Nguyên, Lào Cai và Vĩnh Phúc Về sản xuất lúa lai thương phẩm: Đối với vụ Xuân mở rộng tối đa diện tích vùng đồng bằng, miền núi, miền Nam và Tây Nguyên Đối với vụ Hè Thu, vụ Mùa, tăng diện tích lúa lai hai dòng ở đồng bằng sông Hồng, Thanh Hóa, Nghệ An và ở các tỉnh Miền núi Ở vùng ven biển nên sử dụng các giống kháng bệnh bạc lá

2.2 DI TRUYỀN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ Ở LÚA

2.2.1 Nghiên cứu về vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa và nhóm nòi

2.2.1.1 Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.oryzae (Xoo) gây ra, là

một trong những bệnh hại nguy hiểm nhất ở lúa, đặc biệt là khu vực châu Á Bệnh bạc lá lúa đã làm giảm năng suất từ 20-30% có khi lên đến 50% - 80% (Sing & cs., 1977) Bệnh bạc lá được phát hiện đầu tiên tại vùng Fukuoka - Nhật Bản vào năm 1884 - 1885 Năm 1962, các nhà khoa học đã xác định được nguyên

nhân gây bệnh là do vi khuẩn Xoo Trong những năm 1960 - 1980, bệnh bạc lá lan

rộng gây hại rất nặng ở các nước sản xuất lúa Châu Á và các nước khác, như Mỹ, Mexico (Anh Chuong Quoc, 2007) Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa phổ biến ở tất cả các vùng trồng lúa, từ vùng núi đến vùng ven biển gây thiệt hại đến 60% năng suất lúa, có năm mất trắng Bệnh đặc biệt gây hại vào vụ Mùa, trong điều kiện các tháng có nhiệt độ cao, mưa gió (Bùi Chí Bửu & Nguyễn Thị Lang, 2003)

Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn gây ra nên rất khó phòng trừ, hơn nữa vi

khuẩn Xoo gây bệnh ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng Vi khuẩn này có tính đa

dạng hình thành các nhóm nòi có độc tính gây hại rất khác nhau Vấn đề trong sản xuất lúa hiện nay là chọn giống kháng bệnh bạc lá Vì vậy, việc xác định các gen có khả năng kháng bệnh với các nhóm nòi khác nhau, cũng như đặc điểm di truyền tính kháng là rất cần thiết trong chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá hiện nay

Vi khuẩn Xoo thuộc chi Xanthomonas, họ Pseusomonadaceae, thuộc bộ

Eubacteriales, lớp Schizomycetes (Eubacteria) Gần đây các nhà khoa học phân

loại vi khuẩn dựa trên các phân tích trực tiếp cấu trúc ADN Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hàm lượng các nucleotide G+C đặc trưng cho mỗi loài và được sử

dụng như là một trong những chỉ tiêu để phân loại Vi khuẩn Xoo có hình gậy

ngắn, hai đầu hơi tròn, kích thước từ 1-2µm x 0,5-0,9µm, có hình tiêm mao dài,

là vi khuẩn gam (-) không hình thành bào tử Các tế bào vi khuẩn được bọc trong màng nhầy và liên kết với nhau thành một khối vững chắc Trên môi trường nhân tạo, khuẩn lạc có màu vàng, môi trường pH thích hợp là 6,8-7,2 Nhiệt độ thích hợp là 26-30ºC, nhiệt độ tối thiểu là 0-5ºC, nhiệt độ làm vi khuẩn chết là 53ºC Vi

khuẩn Xoo có thể xâm nhập qua thủy khổng, lỗ khí trên mép lá, đặc biệt qua vết

thương xây xát trên lá Khi tiếp xúc trên bề mặt lá, trong điều kiện độ ẩm cao, vi khuẩn dễ dàng di chuyển và xâm nhập vào bên trong qua các lỗ khí và các vết xây xát sau đó nhân lên về số lượng và theo các bó mạch lan rộng ra Bệnh thường phát sinh dưới dạng các sọc vàng kéo dài mép lá Trên phiến lá, các vết bệnh lan rộng

cả theo chiều dài và chiều rộng, có mép viền hình sóng rồi trở nên vàng sau vài ngày Khi bệnh phát triển, vết bệnh lan rộng phủ kín cả mặt lá và lá chuyển từ màu trắng sang xám nhạt do sự sinh trưởng của các nấm hoại sinh Khi bệnh nặng, vết bệnh lan rộng tới bẹ lá làm cho phiến lá héo và cuộn lại, thậm chí hạt cũng có thể

bị nhiễm (Lê Lương Tề & Đỗ Tấn Dũng, 2007)

2.2.1.2 Các chủng vi khuẩn và đặc tính gây bệnh

* Đặc điểm của độc tố vi khuẩn Xoo

Các nhà khoa học đã xác định được độc tố của vi khuẩn kháng bệnh bạc lá

là chất phenylacetic acid Đồng thời nghiên cứu độc tố gây hại của vi khuẩn Xoo,

đã tách, chiết và xác định được 7 độc tố gây héo lá trên cây lúa còn nhỏ, đó là:

Bảng 2.1 Tên các độc tố của vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

Nguồn: Anh Chuong Quoc (2007)

Theo Anh Chuong Quoc (2007) và Bùi Trọng Thủy (2004) thì Sreeramulu

cũng đã tách chiết, phân tích được 7 độc tố, là các axít hoàn toàn trùng với kết quả nghiên cứu của Noda và cộng sự Các độc tố MTTA, MTPA và PAA đã được tìm thấy trên vết bệnh có triệu chứng héo kết hợp với hiện tượng chết hoại các mô lá và triệu chứng vàng úa lá (Kresek) Như vậy, khi kí sinh gây bệnh vi

khuẩn Xoo đã hình thành các axit MTTA, MTPA và PAA gây ra triệu chứng héo

điển hình của lá lúa sau xâm nhiễm của vi khuẩn

* Các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá:

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá rất phong phú và đa dạng về thành phần chủng loại Các nghiên cứu để phân chia thành các chủng sinh lý đều dựa vào độc tính gây bệnh của chúng trên các giống lúa khác nhau Các nhà khoa học của IRRI và Nhật Bản xây dựng nên hệ thống các dòng lúa phục vụ cho mục đích trên (Anjali

& cs., 2007) Hệ thống này là các dòng NILѕ được tạo ra dựa vào việc lai chuyển của gen kháng vào nền gen của 3 giống IR24, Toyonishiki và Milyang 23

Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới công bố có 45 chủng vi khuẩn

Xoo gây bệnh trên lúa Nhật Bản xác định được 12 chủng, Philippine xác định có

6 chủng, Indonesia có 9 chủng, Ấn Độ xác định được 9 chủng (Xia & cs., 2012), (Anirudha & cs., 2017) Ở Việt Nam, Lê Lương Tề (1987) nghiên cứu thành phần chủng vi khuẩn được phân thành 10 nhóm (nhóm I- nhóm X) dựa trên 8

dòng chỉ thị mang gen kháng Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa11, Xa14 Dựa trên 11 dòng chỉ thị mang gen kháng Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa11, Xa12,

Xa14, Xa21 thì thành phần chủng gây bệnh bạc lá ở miền Bắc Việt Nam rất đa

dạng (Bùi Trọng Thủy, 2004) Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Viết &

Đặng Thị Phương Lan (2015) về sự đa dạng di truyền của một số chủng vi khuẩn gây bệnh ở miền Bắc bằng cặp mồi XOR đặc hiệu cho thấy 47 chủng phân lập được phân thành 13 nhóm chủng

* Đặc tính gây bệnh của vi khuẩn

Về đặc tính gây bệnh của vi khuẩn, các nghiên cứu đã chỉ ra có liên quan

đến 3 nhóm gen: hrp, avr và hrpX

- Nhóm gen hrp: mã hóa cho hệ thống các enzyme có chức năng chuyển các protein thụ thể vào tế bào cây chủ Với Xoo nhóm này có 27 gen khác nhau

- Nhóm gen avr: quyết định đến sự đặc hiệu ký sinh - ký chủ Chúng mã

hóa các yếu tố tạo nên độc tính của vi khuẩn, giúp vi khuẩn ký sinh và gây bệnh

Xoo gồm 17 bản các thành viên của họ gen avrBs3/pth, một kiểu gen avr chính,

định vị ở 7 vùng khác nhau của genome Họ gen avrBs2 có ở cả 3 loài, họ gen

avrBs1 chỉ tìm thấy ở Xanthomonas campestis pv Campestris Ở Xanthomonas

pv citri những gen avr nằm ở plasmid Còn Xoo có 1 gen thuộc avrBs2, còn chủ

yếu thuộc họ gen avrBs3 và nằm trong cấu trúc genome Gen Avrxa5 thuộc nhóm

AvrBs3, AvrXa7 là thành viên của họ gen avrBs3 AvrXa7 có đặc trưng chứa trình

tự lặp ở vùng trung tâm, rất giàu trình tự T AvrXa21 để hoạt động được phải có mặt của gen raxA, raxB, raxC mã hóa các thành phần của hệ thống bài tiết Còn với Xanthomonas campestis pv campestris thì AvrXa21 chỉ hoạt động khi có gen

raxA và raxST, mã hóa enzyme sulfotransferase (Anjali & cs., 2007)

- 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 có sự thống

nhất về trình tự (TTCGC N15 TTCGC), người ta đặt tên cho nó là đoạn PIP

box Các loài Xoo có 37 bản sao 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 nằm rải rác khắp genome của vi khuẩn (Feng &

cs., 2009)

2.2.2 Mối quan hệ ký sinh - ký chủ, thuyết "gen đối gene"

Năm 1956 thuyết "gen đối gen" của Flor chỉ ra rằng: cứ mỗi một gen R quy định tính kháng ở giống cây ký chủ thì có một gen a quy định độc tính ở chủng ký sinh, không trước thì sau gen độc a tương ứng này sẽ vượt qua được gen kháng R dẫn đến tình trạng nhiệm 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

không nhiễm bệnh

Như vậy, trong hệ gen của 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 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 genome 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

(Flor, 1971) Theo mô hình của Flor, các gen kháng đều có tính vượt trội Vì vậy,

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

Sau Flor có một số nhà khoa học nghiên cứu về vấn đề này trên một số đối

tượng khác và thấy rằng thuyết "gen đối gen" đúng trong nhiều trường hợp Từ

đó giúp ta đưa ra một số nhận định về mối quan hệ giữa ký sinh - ký chủ:

Cứ mỗi một gen kháng dọc ở cây ký chủ (có một gen kháng) thì có một gen độc tương ứng ở ký sinh có khả năng vượt qua gen kháng đó để lây nhiễm

Chúng ký sinh nào chỉ có thể nhiễm trên cây ký chủ không có gen kháng

là chủng ký sinh không có gen độc Ngược lại, giống nào là nhiệm bởi bất kỳ chủng nào trong quần thể ký sinh đó là giống không có gen kháng (hay là giống nhiễm chuẩn)

Chủng ký sinh nào có thể nhiễm trên tất cả các loài ký chủ thì nó là chủng

có tất cả các gen của loài ký sinh đó và là chủng độc nhất tại thời điểm đó Giống

ký chủ nào bị nhiễm bởi một chủng ký sinh duy nhất trong quần thể ký sinh sẽ là giống có đầy đủ các gen kháng hiện có mặt cũng tại thời điểm đó

Trong cuộc đấu tranh đồng tiến hóa này, cây trồng luôn tìm cách chống lại

sự xâm nhập của ký sinh, còn ký sinh thì luôn biến đổi vượt qua hàng rào bảo vệ

đó để có thể gây bệnh Trong quá trình biến đổi, thích ứng trong mối quan hệ ký sinh - ký chủ luôn luôn diễn ra trong tự nhiên và không bao giờ ngừng nghỉ (David & cs., 2006)

2.2.3 Nghiên cứu về nhóm nòi

2.2.3.1 Nghiên cứu nhóm nòi tại IRRI

Những nghiên cứu của IRRI và các nhà khoa học bệnh cây trên thế giới

chỉ ra rằng: Vi khuẩn Xoo có nhiều nhóm nòi (race, gam oup), các nhóm nòi vi

khuẩn Xoo hoàn toàn giống nhau về mặt hình thái, đặc điểm nuôi cấy, đặc điểm

sinh lý hoá

Yoshimura & cs (1982) đã xác định tính kháng bệnh bạc lá của giống Cas209 với chủng bạc lá PXO 86- tương ứng với nòi 2 ở Philippine; PXO 61 - tương ứng nòi 1; PXO79- tương ứng với nòi 3; PXO71- tương ứng với nòi 4

2.2.3.2 Nghiên cứu nhóm nòi tại Nhật Bản

Trong 20 giống lúa trồng thuộc loài phụ japonica đã chia làm 3 nhóm:

Kinmaze gam oup, Kogyoku gam oup, Rantai Emas gam oup và 12 chủng bạc lá của Nhật Bản được chia làm 3 nhóm nòi được ký hiệu là I, II, III

Nghiên cứu 44 giống lúa trồng thuộc loài phụ indica được chia làm 4

nhóm nòi được ký hiệu là I, II, III và IV Như vậy, đến năm 1989 ở Nhật Bản đã xác định được 7 nhóm nòi bạc lá gây hại (Lê Lương Tề & Bùi Trọng Thủy, 2006; Anh Chuong Quoc, 2007)

Trường Đại học Kyushu, Nhật Bản đã thu nhập, phân lập 1.128 isolate vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa ở đảo Hokaido và các đảo phía Nam, đã tiến hành xác định các nhóm nòi bằng các dòng lúa chỉ thị đẳng gene, kết quả cho thấy các gen đơn tương ứng: IRBB4, IRBB5, IRBB7, IRBB21, đối chứng là IR24 kháng được

cả 5 nhóm nòi là nhóm nòi I (T7174), nhóm nòi II (T7174), nhóm nòi III (T7174), nhóm nòi IV(T7174) và nhóm nòi V (T7174) Đây cũng là 5 nòi vi

khuẩn Xoo cơ bản tìm thấy ở Nhật Bản (Bùi Trọng Thủy, 2004)

2.2.3.3 Nghiên cứu nhóm nòi tại Việt Nam

Theo Phan Hữu Tôn & Bùi Trọng Thủy (2003), trong số 385 mẫu bệnh thu thập được từ 28 giống lúa ở 11 tỉnh thuộc 5 hệ thống: sông Hồng, sông Lô, sông Gâm, sông Lam và sông Đà, các nhà khoa học đã phân lập được 154 isolate

vi khuẩn sau đó sử dụng isolate lây nhiễm trên các dòng đẳng gen và đối chứng là IR24 Các nhà khoa học đã phân lập được 14 chủng khác nhau ký hiệu kiểu 1, 2A, 2Á, 2B, 3A, 3Á, 3B, 4,5A, 5B,6,7,8 và 10 Kiểu 2A (Á, A và B) phổ biến tồn tại ở hầu hết các vùng trồng lúa chiếm 73,8%, các chủng còn lại tùy từng vùng sinh thái

mà tồn tại hoặc không tồn tại

Trên cơ sở sử dụng 154 isolate đã thu thập được ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam lây bệnh trên 12 dòng lúa chỉ thị đẳng gene, các nhà khoa học của Trường Đại học Kyushu, Đại học Kagoshima Nhật Bản và Học viện Nông nghiệp Việt