Tài liệu Kết quả chọn tạo dòng ngô chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bằng phương pháp lai trở lại pptx

KẾT QUẢ CHỌN TẠO DÒNG NGÔ CHUYỂN GEN KHÁNG SÂU
ĐỤC THÂN VÀ THUỐC TRỪ CỎ BẰNG PHƯƠNG PHÁP LAI TRỞ
LẠI
Phan Xuân Hào
1
, Vương Huy Minh
1
SUMMARY
Results of deverloping transgenic maize inbred lines resistant to stem borer
and herbicide tolerance by using backcross method
By using backcross method to transfer tolerant to herbicide genes, glyphosate, to the
parental lines of popular hybrid maize in Vietnam LV10, LV4, LV14 and some other
promising hybrid combinations such as DF1, DF2, DF4, DF5, DF7, CML161, 02A, 02B
these lines and their hybrids have performed well in tolerant to herbicide charateristics.
Moreover, the follwing inbred lines and hybrids originated from these transferred parental
lines and hybrids showed some advantages to the original ones such as vigorous growth,
good lodging tolerance, Rhizoctonia and leaf spot resistance, high kernel set and yield.
Because almost all gens transferred to maize are the single dominant genes, backcross
method is the effective, cheap, and short way target genes, especially it is very suitable to
Vietnam by the current time
Keywords: Maize, Resistant, Backcross method.
I. §ÆT VÊN §Ò
Khác với phương pháp lai kinh điển,
công nghệ gen để tạo sinh vật biến đổi gen
nói chung và cây trồng biến đổi gen (GMO)
nói riêng cho phép nhà tạo giống đưa vào
một cá thể sinh vật những gen có những đặc
tính mong
muốn từ
những sinh
vật sống không có họ hàng gần.

Mặc dầu hiện nay vẫn còn một số quan
điểm khác nhau về vấn đề cây trồng biến
đổi gen nhưng với việc mở rộng nhanh diện
tích chỉ sau một thời gian ngắn, từ 0,5 triệu
ha năm 1995 lên 134 triệu ha năm 2009, đã
khẳng định ý nghĩa của thành tựu này đối
với nhân loại.
Trên thế giới đã tiến hành thí nghiệm
đồng ruộng với hơn 60 loài cây trồng được
chuyển gen chứa nhiều tính trạng khác
nhau. Các đặc tính đã được ứng dụng rộng
rãi là kháng sâu và kháng thuốc trừ cỏ riêng
biệt hoặc kết hợp. Nhờ trồng cây chuyển
gen kháng sâu đã giảm được đáng kể chi
phí cho việc phòng trừ sâu, đồng thời giảm
thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ đa dạng
sinh học. Việc sử dụng cây trồng kháng
thuốc trừ cỏ đã tạo thuận lợi trong quản lý
cỏ dại, đặc biệt mang lại hiệu quả rất lớn
1
Viện Nghiên cứu Ngô.

i vi vic canh tỏc theo phng thc lm
t ti thiu hoc khụng lm t, nht l vi
nhng vựng t dc.
Ging ngụ chuyn gen u tiờn M l
ging khỏng Basta ca Dekalb vo nm
1990 (Bng sỏng ch s 5 489520), tip ú
l ging khỏng sõu (Bt) ca Monsanto vo
1997, cỏc ging ca Dow Elanco vo nm

1998, ging khỏng vius ca Pioneer Hi-
Bred v khỏng Glufossinate ca AgroEvo
vo nm 2000 (Chang, 2005). Din tớch
trng ngụ chuyn gen nm 2009 l 42 triu
ha, chim 26% trong tng din tớch ngụ th
gii. M l nc trng ngụ chuyn gen
nhiu nht vi 29,9 triu ha chim 85%
trong tng din tớch trng ngụ ca nc
ny. Ti Chõu , Phillipin ó trng ngụ
chuyn gen t nm 2003, nm 2009 nc
ny ó trng 0,5 triu ha, chim 19% trong
tng s 2,7 triu ha din tớch ngụ c nc
(ISAAA brief 41-2009).
Trong bi bỏo ny s gii thiu mt s
kt qu bc u v chuyn gen khỏng
thuc tr c, khỏng sõu c thõn t cỏc
ging thng mi c ph bin ti vựng
nhit i vo dũng b m ca cỏc ging
ngụ lai ph bin Vit Nam bng phng
phỏp lai tr li. õy l mt phn trong
ti ghiờn cu to dũng ngụ bin i gen
khỏng sõu/khỏng thuc dit c ca
chng trỡnh Cụng ngh sinh hc giai
on 2006-2010.
II. VậT LIệU Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN
CứU
1. Vt liu nghiờn cu
- Cỏc ging ngụ lai thng mi mang
gen khỏng sõu c thõn, khỏng thuc dit
c c dựng lm ngun cho (Donor)

- Cỏc dũng b m ca cỏc ging ngụ lai
ph bin LVN4, LVN10, LVN14, SC2AB
v mt s t hp lai trin vng ti Vin
Nghiờn cu Ngụ: DF1, DF2, DF4, DF5,
DF7, CML161, 2A, 2B,
2. Phng phỏp nghiờn cu
- S dng phng phỏp lai tr li
(Backcross) v t phi.
- ỏnh giỏ kh nng khỏng sõu v
khỏng thuc tr c bng cỏch th sõu non
v phun thuc tr c.
- Mi ngun vt liu gieo 10 hng, mi
hng gieo 15 cõy (150 cõy/ngun).
III. KếT QUả Và THảO LUậN
1. Mt s c im nụng, sinh hc ca
dũng trin vng mi chuyn kh nng
khỏng sõu, khỏng thuc tr c
Sau mi i lai tr li cỏc dũng th h
mi u c th kh nng khỏng sõu v
khỏng thuc dit c, ch cỏc dũng cú biu
hin khỏng mi c s dng BC hoc
t phi cho chu k chn lc tip theo.
Kt qu theo dừi cho thy, cỏc dũng
DF5, DF7 (b m ca LVN4); DF4,
CML161 (B m ca LVN14); 02A, 02B
(b m ca SC2AB); DF1, DF2 (b m ca
LVN10) u biu hin tớnh khỏng thuc tr
c Glyphosate.
- Kt qu ỏnh giỏ cỏc c tớnh nụng
sinh hc ca cỏc dũng mi khỏng thuc dit

c Glyphosate th h BC4S2 (Vin Nghiờn
cu Ngụ, v xuõn 2010) (bng 1 v 2).
T bng 1 cho thy, cỏc dũng chuyn
gen sinh trng v phỏt trin tt hn, biu
hin l cú thi gian sinh trng ngn v cao
cõy hn; Tt c cỏc dũng chuyn gen u cú
kh nng chng tt, mc b hi do
sõu c thõn tng ng v thp hn cỏc
dũng bỡnh thng.
Bảng 1. Đặc điểm nông sinh học của các dòng
Dòng
TGST (ngày) Cao cây (cm) Chống đổ (điểm) Sâu đục thân (điểm)
CG BT CG BT CG BT CG BT
DF5 113 114 145,4 140,5 1 1 2 2
DF7 107 108 124,7 123,6 1 2 2 2
DF4 113 115 156,5 155,3 1 2 1 2
CML161 116 116 150,3 148,7 1 1 1 2
02A 112 113 137,8 133,6 1 2 2 2
02B 116 117 156,5 152,8 1 1 2 2
DF2 117 118 152,8 152,0 1 1 1 1
DF1 120 121 151,4 148,7 1 1 1 1
Ghi chú: CG: chuyển gen; BT: bình thường.
Bảng 2. Đặc điểm nông sinh học và năng suất của các dòng
Dòng
Bệnh KV (điểm)

Bệnh đốm lá (điểm)

Dài bắp (cm) TL hạt/bắp (%) Năng suất (tạ/ha)

CG BT CG BT CG BT CG BT CG BT
DF5 1 2 2 3 14,6 14,0 76,7 75,4 28,5 26,4
DF7 1 1 2 3 12,2 11,3 72,4 70,3 21,2 20,5
DF4 1 2 1 2 11,5 10,4 75,5 75,0 27,7 26,2
CML161 1 2 2 3 14,5 14,2 73,2 72,6 26,5 25,3
02A 2 3 2 3 12,0 11,6 71,6 71,2 24,6 23,5
02B 1 1 1 1 13,7 13,2 71,4 70,7 23,5 21,4
DF2 1 1 2 2 14,7 14,0 76,8 75,3 27,6 25,7
DF1 1 2 1 1 11,4 11,0 72,3 71,5 20,3 19,2
TB 24,9 23,5
CV% 12,2
LSD
0,05
2,34

Kết quả bảng 2 cho thấy, đối với các
bệnh khô vằn, đốm lá, các dòng chuyển gen
cũng biểu hiện ít bị gây hại hơn các dòng
bình thường; các dòng chuyển gen có bắp
dài hơn, tỷ lệ hạt/bắp cao hơn, năng suất
cao hơn, tuy sự chênh lệch là không có ý
nghĩa nhưng đây cũng chứng tỏ các dòng
chuyển gen sinh trưởng và phát triển tốt
hơn các dòng ban đầu.

Dòng H1BC4 (DF5) kháng thuốc trừ cỏ
Glyphosate vẫn phát triển bình thường sau
khi phun thuốc, dòng H1 (DF5) bình thường
và cỏ dại đều bị cháy hoàn toàn

Dòng H4BC4 (DF4) kháng thuốc trừ cỏ
Glyphosate vẫn phát triển bình thường sau
khi phun thuốc, dòng H4 (DF4) bình thường
và cỏ dại đều bị cháy hoàn toàn



Hình 1. Một số hình ảnh thử khả năng kháng thuốc trừ cỏ của các dòng
-Kết quả theo dõi một số dòng chuyển
gen kháng sâu đục thân triển vọng
Trong quá trình đánh giá, các dòng được
thử khả năng kháng sâu đục thân bằng cách
thả sâu non tuổi 2 vào giai đoạn cây ngô có
4-5 lá với mật độ 5 con/cây. Những cá thể
không bị sâu hại được tiếp tục backcross.
Cho đến nay chỉ có dòng E39 trong vụ
xuân 2010 biểu hiện tính kháng 100% số cá
thể; các dòng DF2, DF5, CML161, 02A,
02B tỷ lệ cá thể kháng chiếm từ 20-30%.
Các dòng kháng được tự phối để tiếp tục
quá trình chọn lọc.

Hình 2. Một số hình ảnh các dòng kháng sâu triển vọng
2. Kết quả khảo sát các tổ hợp lai mới
kháng thuốc diệt cỏ glyphosate
Vụ xuân và thu 2009, khi các dòng bố
mẹ của các cặp lai LVN4, LVN14,
LVN10 và SC2AB kháng thuốc diệt cỏ ở
thế hệ BC4S1 được lai thử theo các công
thức sau:

A
+
x B
+
(A và B đều là dòng chuyển
gen kháng thuốc trừ cỏ)
A
+
x B (A kháng thuốc trừ cỏ, B bình
thường)
A x B
+
(A bình thường, B kháng thuốc
trừ cỏ)
Các cặp lai mới được đánh giá các đặc
tính nông học, khả năng kháng thuốc trừ cỏ
và so sánh với các cặp lai bình thường trong
vụ thu 2009 và xuân 2010 (bảng 3).
Bảng 3. Kết quả đánh giá các cặp lai mới
Chỉ tiêu
LVN4 LVN10 LVN14 SC2AB
CG BT CG BT CG BT CG BT
Thu 2009
TGST (ngày) 110 110 115 116 112 113 112 113
Cao cây (cm) 182,7 178,5 197,4 201,5 195,3 191,6 176,5 179,3
Đổ (điểm) 1 2 1 1 1 2 1 1
Sâu ĐT (điểm) 1 2 1 1 1 1 1 1
Bệnh KV (đ) 1 2 1 1 2 3 1 1
Đốm lá (điểm) 2 3 1 1 1 1 1 1

Kháng TTC 100% 100% 100% 100%
Dài bắp (cm) 20,2 19,6 17,6 17,2 18,4 18,0 21,5 20,2
ĐK bắp (cm) 4,5 4,4 4,1 4,1 4,5 4,4 4,5 4,5
TL hạt/bắp (%) 81,4 80,7 82,0 81,5 78,6 78,3 81,3 81,0
Năng suất (tạ/ha) 88,7 85,2 80,6 78,5 90,5 87,7 96,6 94,7
CV% 7,18
LSD
0,05
3,84
Xuân 2010
TGST (ngày) 115 115 120 121 117 117 115 115
Cao cây (cm) 192,5 190,4 210,3 208,5 196,6 195,4 178,5 180,7
Đổ (điểm) 1 2 1 1 1 2 1 1
Sâu ĐT (điểm) 1 2 1 1 1 1 1 2
Bệnh KV (đ) 1 1 1 1 2 3 1 1
Đốm lá (điểm) 1 2 1 1 1 2 2 2
KhángTTC 100% 100% 100% 100%
Dài bắp (cm) 19,4 19,1 18,2 17,8 19,5 18,0 21,7 20,6
ĐK bắp (cm) 4,6 4,5 4,2 4,1 4,5 4,4 4,5 4,5
TL hạt/bắp (%) 82,0 80,8 81,9 81,5 78,5 78,3 81,6 81,2
Năng suất (tạ/ha) 90,5 87,2 83,6 82,5 93,4 91,5 102,6 98,8
CV% 7,66
LSD
0,05
4,58

Qua đánh giá cho thấy, các giống được
chuyển gen có biểu hiện:
- Các công thức có một thành phần
kháng thuốc trừ cỏ đều thể hiện đặc tính

kháng ở con lai.
- Thời gian sinh trưởng phần lớn là
tương đương hoặc ngắn hơn giống bình
thường từ 1-2 ngày.
- Cao cây và chiều cao đóng bắp không
khác biệt với giống bình thường.
- Năng suất tất cả các giống mới đều
cao hơn các giống gốc từ 1,1-3,8 tạ/ha tuy
nhiên sai khác này không có ý nghĩa.
- Các giống mới có khả năng chống
đổ tốt, ít nhiễm bệnh lá, khả năng kết hạt
tốt hơn.
Đây là kết quả trong quá trình chọn lọc
các dòng, ngoài đặc tính kháng thuốc trừ cỏ
còn chú ý đến chọn các gia đình có những
đặc điểm khác tốt hơn dòng ban đầu.
Kết quả trên chứng tỏ, bằng phương
pháp lai trở lại có thể chuyển được các tính
trạng mong muốn khi có được các nguồn
vật liệu cho. Thực tế tại các nước và công
ty đi đầu trong công nghệ chuyển gen như
Mỹ và Monsanto cũng chỉ chuyển gen
mong muốn vào một số nguồn sau đó
chuyển sang các nguồn khác bằng lai trở lại
(Xu Wenwei-University technology of
Texas; Narsarimham-Cty Monsanto).
Đây là một con đường hiệu quả và rất
rẻ, đặc biệt trong điều kiện nước ta hiện
nay. Vì các gen được chuyển vào cây ngô
hiện nay đều là đơn gen và trội.

Hình 3. Một số hình của các giống lai chuyển gen và giống bình thường
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam
7
IV. KÕT LUËN Vµ §Ò NGHÞ
1. Kết luận
- Bằng phương pháp lai trở lại, các dòng bố mẹ của các giống lai phổ biến nhất ở Việt
Nam (LVN10, LVN4, LVN14 và một số tổ hợp lai triển vọng khác): DF1, DF2, DF4, DF5,
DF7, CML161, 02A, 02B đã được chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ Glyphosate và các con
lai đã thể hiện được đặc tính này. Các dòng và con lai mới còn biểu hiện một số đặc tính ưu
thế hơn các giống ban đầu như: Sinh trưởng, phát triển nhanh và khoẻ hơn, khả năng chống
chịu với đổ, gãy, bệnh khô vằn, đốm lá và năng suất có cao hơn.
- Đây cách làm hiệu quả, nhanh và rất rẻ, đặc biệt trong điều kiện nước ta hiện nay.
2. Đề nghị
- Tiếp tục chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ và sâu đục thân cũng như các tính trạng khác nếu
có vào các dòng triển vọng của Việt Nam.
- Thử nghiệm con lai có đặc tính kháng thuốc trừ cỏ tại các vùng sinh thái chính
trong cả nước.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chang Ming Tang, 2005. Corn breeding Achievement in United States p: 12-21,
Proceedings of the Nith Asian Regional Maize Worshop, September 5-9, 2005,
Beijing, China
2. WWW.isaa.org, ISAAA Brief No 41-2009 (executive summary), *USDA, **FAO
2008
3. www.isaa.org, Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2009
4. Upadyayula arsarimham, 2010. Chọn tạo và phát triển giống ngô, lớp tập huấn kỹ
thuật chọn tạo giống ngô-Dự án Phát triển giống ngô Việt Nam, tháng 5-2010.
5. Wanwei Xu, 2010. Chọn tạo giống ngô, lớp tập huấn kỹ thuật chọn tạo giống ngô-dự
án phát triển giống ngô Việt Nam, tháng 5-2010.

gười phản biện:
PGS. TS. Nguyễn Văn Viết