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

Tạp chí KHKT Nông nghiệp, Tập 2 số 1/2004

Khả năng chống bệnh đạo ôn ( Pyricularia oryzae) Bắc Việt Nam
và đặc điểm nông sinh học một số dòng lúa chứa gen chống bệnh
Resistance to blast disease of northern Vietnam and some agronomic
characteristics of rice lines containing different resistant genes

Phan Hữu Tôn
Summary
Resistance and some important agronomic characteristics of 24 rice lines containing
the different resistant genes to blast disease were investigated by artifically innoculation
using 4 isolates from Yenbai and Hanam provinces of Northern Vietnam. Eight lines
containing Pi- k
s
, Pi-k, Pi-z, Piz-5, Pi 1, Pi 3 and Pi 5(t) genes were identified with high
resistance to all 4 used isolates. Other genes, Pi-i, Pi-k
p
, Pi-z
t
, Pi-ta, Pi-t, Pi sh, Pi 7(t), Pi
9 (t) and Pi 19(t) could resist to the three isolates. Isolate 45 showed strong virulence to
the rice lines with low resistant/succeptable ratio(14R/10S). Rice line, manely, IRBLz-Fu
containing Pi-z gene showed strong resistance to the blast disease, good agronomic
characteristics and high yield of 6.0 tons/ha.

Keywords : Blast disease, resistant gene, isolate, virulence


1. Đặt vấn đề
Bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia
oryzae gây ra, là một trong những bệnh hại
quan trọng ở các nớc trồng lúa trên thế
giới (Ou,1985). Trong những năm gần đây
bệnh phát sinh mạnh và phá hại nghiêm
trọng ở nhiều nơi của miền Bắc nớc ta. Để
phòng trừ bệnh này có rất nhiều biện pháp
khác nhau nh: canh tác, hoá học và chọn
tạo giống chống bệnh, trong đó việc phát
triển và tạo ra giống chống bệnh đợc coi là
có hiệu quả kinh tế nhất, không gây ô
nhiễm môi trờng và tạo ra nông sản sạch.
Một trong những đặc điểm cơ bản của nấm
bệnh đạo ôn là tồn tại rất nhiều chủng khác
nhau, trên thế giới đã phát hiện có 256
chủng (Veeraraghavan, 1975). Mỗi vùng
sinh thái, tồn tại một số chủng nhất định và
có mức độ gây hại khác nhau. Tơng ứng
với các chủng, có những gen chống khác
nhau, hiện đã tìm thấy có tới 30 locus gen
chống bệnh (Zheng et al, 1995). Mỗi gen
chống đợc một hoặc một số chủng nhất
định. Có gen chống rất mạnh đối với chủng
này nhng lại bị nhiễm rất năng đối với
chủng khác. Để chọn tạo giống chống bệnh
thành công, trớc hết phải có nguồn gen

chống, sau đó phải xác định đợc gen
chống đợc chủng đang tồn tại ở vùng mà
giống đó sẽ phổ biến rồi đa gen đó vào
giống mới. Trong khuôn khổ Dự án JICA
giữa Chính phủ Nhật Bản-Việt Nam và
Trờng Đại học Nông nghiệp I, chúng tôi đã
nhận đợc một tập đoàn gồm 24 dòng giống
lúa, chứa các gen chống bệnh đạo ôn khác
nhau. Để sử dụng nguồn gen này trong công
tác chọn tạo giống chống bệnh đạo ôn ở Việt
Nam, chúng tôi đã tiến hành thu thập, phân
lập chủng, rồi lây nhiễm nhân tạo để xác
định gen nào chống đợc các chủng của Việt
Nam, đồng thời khảo sát đặc điểm nông sinh
học của các dòng giống.

2.
Vật liệu và phơng pháp
nghiên cứu

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

3

tạo, đợc nuôi cấy và phân lập theo phơng
pháp đơn bào tử từ 4 giống lúa nhiễm bệnh
trồng ở 2 tỉnh Hà Nam và Yên bái. ở tỉnh
Hà Nam gồm 3 chủng: isolate 45 từ giống
Q5; isolate 48 từ giống nếp thơm và isolate
50 từ giống C70; ở tỉnh Yên Bái có chủng
isolate YB phân lập từ lúa lai 2 dòng Bồi tạp
Sơn thanh.

Bảng 1. Danh sách các dòng tham gia thí nghiệm
Số thứ tự Tên dòng Chứa gen Số thứ tự Tên dòng Gen chứa
IRBL 1 IRBLa-A
Pi-a
13 IRBLta-CT2
Pi-ta
2 IRBLa-C
Pi-a
14 IRBLb-B
Pi-b
3 IRBLi-F5
Pi-i
15 IRBLt-K59
Pi-t

4 IRBLks-F5
Pi-k
z
16 IRBLsh-S
Pi sh
5 IRBLks-S
Pi-k
s
17 IRBLsh-B
Pi sh
6 IRBLk-ka
Pi-k
18 IRBL1-CL
Pi 1
7 IRBLkp-K60
Pi-k
p
19 IRBL3-CP4
Pi 3
8 IRBLkh-K3
Pi-k
h
20 IRBL5-M
Pi 5(t)
9 IRBLz-Fu
Pi-z
21 IRBL7-m
Pi 7(t)
10 IRBLz5-CA
Piz-5

22 IRBL9-W
Pi 9(t)
11 IRBLzt-T
Pi-z
t
23 IRBL12-M
Pi 12(t)
12 IRBLta-K1
Pi-ta
24 IRBL19-A
Pi 19(t)


25 Nếp 352 Đối chứng

2.2. Phơng pháp nghiên cứu
Cách phân lập nấm bệnh : Mẫu lá bệnh
đợc cắt thành mẩu rộng 1,0 x 0,5 cm , rửa
sạch bụi bẩn bằng nớc cất vô trùng, rồi
khử trùng đầu tiên bằng cách ngâm trong
cồn 70
0
khoảng 15-30 giây sau đó ngâm
trong dung dịch HgCl2 0,1% trong 2 - 3
giây, rửa sạch 3 lần bằng nớc cất vô trùng
rồi đặt mẫu vào đĩa petri giữ ẩm để nấm
mọc tự nhiên. Sau khi nấm mọc trên lá
bệnh và hình thành bào tử, tiến hành phân
lập. Dùng que cấy vô trùng quệt lên bề mặt
mô bệnh sau đó quệt nhẹ sang môi trờng

WA (gồm nớc cất và agar) rồi đa lên kính
hiển vi quan sát, dùng kim lấy bào tử, lấy
chính xác một bào tử hình thoi hoặc hình
nụ sen, chuyển sang môi trờng nuôi cấy
mới là môi trờng KD chứa cám gạo để
nuôi cấy. Sau đó đặt vào tủ định ôn có
nhiệt độ 28
0
C, chu kỳ chiếu sáng/tối là 8/14
giờ, khoảng 22 ngày sau, tuỳ theo khả năng
phát triển của các isolate khác nhau mà
chúng ta có thể đem rửa lấy sợi nấm và cấy
chuyển sang buồng sinh bào tử. Cách pha
môi trờng WA nh sau: Lấy 20 gam agar
cho vào một lít nớc cất vô trùng, đun sôi
để hoà tan rồi bỏ vào nồi hấp khử trùng, hấp
ở nhiệt độ 121
0
C trong thời gian 20 phút, đổ
ra đĩa petri, mỗi đĩa 2 ml, để nguội trớc khi
dùng. Môi trờng KD: Thành phần gồm:
đờng saccaroza 20g, khoai tây 200g, bột
hạt đậu tơng 10g, lá lúa tơi phơi khô
200g, cám gạo 20g và 20 g agar trong 1 lít
môi trờng. Cách pha chế : Cho cám gạo
vào 200 ml nớc, đun sôi 30 phút, đem lọc
qua 4 lớp vải màn lấy phần nớc lọc. Dùng
800ml nớc còn lại cho lợng khoai tây,
đậu tơng và lá lúa đã cắt nhỏ, đem đun sôi
30 phút, sau đó lọc lấy nớc vào bình tam

giác trong có chứa dịch chiết cám gạo. Đổ
lợng agar vào dung dịch đã nguội trong
bình, khuấy đều bằng máy khuấy rồi đun
sôi để hoà tan agar. Kết thúc tất cả các công
đoạn cho toàn bộ môi trờng vào nồi hấp
khử trùng ở nhiệt độ 121
0
C trong 20 phút.
2.3. Phơng pháp lây nhiễm nhân tạo
ở thí nghiệm này chúng tôi sử dụng
phơng pháp phun dịch bào tử vào khay mạ sau
gieo 20-22 ngày thờng có từ 3 - 4 lá thật. Rửa
đĩa petri nuôi nấm để lấy bào tử bằng nớc

4








cất vô trùng, bổ sung thêm vài giọt Tween
20 để tăng khả năng bám dính các bào tử
lên lá mạ, sau đó lấy một giọt dung dịch
bào tử đa lên lamen, quan sát dới kính
hiển vi (pha loãng nếu cần thiết) để sao cho
có khoảng 50 bào tử trên một quang trờng
kính hiển vi, tơng đơng với 10

5
bào tử
trên 1ml dung dịch. Sử dụng bình phun có
áp lực khoảng 3 atm/cm
2
để phun cho mạ.
Đặt các khay mạ trong tủ lây nhiễm ở nhà
lới, phủ bao tải ẩm hoặc phun giữ ẩm
thờng xuyên trong khoảng 16-24 h và giữ
nhiệt độ khoảng 24-26
0
C trong 6 ngày.
Thang điểm đánh giá theo Kato (1993): Cấp
0 không có vết bệnh

, kháng cao (HR); cấp 1
vết bệnh là một chấm nhỏ bằng đầu kim,
kháng (R); cấp 2 vết bệnh to hơn màu nâu
nhạt đến nâu tối, kháng (R), cấp 3 vết bệnh
to hơn và có màu xám ở giữa, nhiễm (S); cấp
4 vết bệnh đặc trng hình thoi, nhiễm nặng
(HS). Cấp kháng từ cấp 0 (kháng cao, HR)
đến cấp 2 (kháng, R); cấp nhiễm từ 3
(nhiễm, S), cấp 4 (nhiễm nặng, HS).
Nghiên cứu các chỉ tiêu nông sinh học
ngoài đồng theo phơng pháp khảo sát tập
đoàn và đánh giá giống theo thang điểm của
IRRI năm 1996.

3.

Kết quả nghiên cứu và đề nghị
3.1. Đánh giá khả năng chống bệnh đạo
ôn
Để phục vụ cho công tác chọn giống
chống bệnh thì việc đầu tiên là xác định
đợc khả năng chống lại các chủng bệnh
của các gen chống để biết gen nào chống
đợc chủng nào, và chống đợc bao nhiêu
chủng. Từ đó có kế hoạch sử dụng trong
các chơng trình chọn tạo giống. Để đánh
giá tính chống bệnh của từng gen khác
nhau chúng tôi đã tiến hành lây nhiễm
nhân tạo dùng 4 Isolate thu thập trên các
giống nhiễm ở các địa phơng khác nhau.
Kết quả lây nhiễm và đánh giá đợc trình
bầy bảng 2. Trong số 24 dòng đánh giá thì
có 8 dòng chống đợc tất cả 4 isolate , đó
là các dòng số 4 chứa gen (Pi- k
s
), số 5
chứa gen ( Pi- k
s
), số 6 chứa gen ( Pi- k), số
9 chứa gen (Pi- z), số 10 chứa gen (Piz-5),
số 18 chứa gen (Pi 1), số 19 chứa gen (Pi
3), số 20 chứa gen (Pi 5(t)). Trong khi đó
giống đối chứng Nếp 352 bị nhiễm nặng
bởi tất cả 4 isolate Có 10 dòng chống đợc
3 isolate lây nhiễm đó là các dòng số 3, 7,
11, 12, 15, 16, 17, 21, 22 và 24. Có 3 dòng

giống chống đợc 2 isolate lây nhiễm đó là
các dòng số 23, 14, 8 và có 2 dòng chỉ
chống đợc 1 isolate lây nhiễm. Nh vậy
các gen khác nhau thì khả năng chống các
chủng bệnh đạo ôn cũng khác nhau. Trong
số 20 gen nghiên cứu cho thấy mặc dù chứa
gen chống khác nhau nhng các dòng giống
đều có khả năng chống ít nhất là một
chủng. Trong số 4 isolate sử dụng để lây
nhiễm thì thấy isolate có độc tính mạnh
nhất là isolate 45 có tỷ lệ chống trên nhiễm
là 14R/10S, tiếp đến là isolate 50 (18R/6S),
isolate 48 và isolate YB (22R/2S). Nh vậy
muốn tạo đợc giống chống bệnh đạo ôn ở
miền Bắc Việt Nam thì nên sử dụng những
gen chống lại hầu hết các chủng lây nhiễm
nh: Dòng số 4 chứa gen (Pi k-s), số 5 chứa
gen (Pi k-s), số 6 chứa gen ( Pi k), số 9 chứa
gen (Pi z), số 10 chứa gen (Piz-5), số 18
chứa gen (Pi 1), số 19 chứa gen (Pi 3) và
dòng số 20 chứa gen (Pi 5(t)).
Tuy nhiên do đặc điểm của nấm đạo
ôn là tồn tại rất nhiều nòi sinh lý khác
nhau trong cùng một vùng sinh thái nên
việc điều tra phân lập, xác định số lợng
chủng một cách chính xác là việc làm hết
sức cần thiết. Trong nghiên cứu này mới
chỉ sử dụng 4 chủng phân lập khác nhau
để lây nhiễm, chắc chắn cha thể đại diện
cho các vùng sinh thái Bắc Việt nam, do

vậy việc kết luận những gen chống đa nòi
mới chỉ là bớc đầu, cần phải nghiên cứu
với qui mô và hệ thống hơn. Qua thực tế
lây nhiễm nhân tạo cho thấy điều kiện
ngoại cảnh có ảnh hởng quyết định đến
quá trình phát bệnh đó là độ ẩm phải cao
>85%, nhiệt độ thích hợp từ 20 - 24 C và
cờng độ ánh sáng thấp.

5








3.2. Đặc điểm nông sinh học chính và
năng suất
Thời gian sinh trởng các dòng biến
động từ 118 -141 ngày đều thuộc nhóm có
thời gian sinh trởng ngắn đến trung bình.
Chiều cao cây của các dòng biến động từ
75,5 cm đến 129,9 cm. Theo phân loại của
IRRI thì đa số các dòng đều thuộc nhóm cây
lùn đến nửa lùn, chỉ riêng có dòng số 12 có
chiều cao 129,9 cm là thuộc nhóm cao cây.

Bảng 2. Phản ứng chống bệnh của các dòng-giống đối với các isolate
Isolate48 Isolate50 IsolateYB Isolate45 Isolate

Stt
Cấp
bệnh
Phản
ứng
Cấp
bệnh
Phản
ứng
Cấp
bệnh
Phản
ứng
Cấp
bệnh
Phản
ứng
1 3 S 3 S 0 HR 3 S
2 3 S 4 HS 0 HR 4 HS
3 1 R 1 R 1 R 3 S
4 2 R 2 R 0 HR 0 HR
5 1 R 1 R 0 HR 0 HR
6 2 R 0 HR 0 HR 2 R
7 0 HR 0 HR 2 R 3 S
8 3 S 2 R 0 HR 3 S
9 1 R 2 R 0 HR 2 R
10 2 R 1 R 2 R 2 R

11 0 HR 2 R 0 HR 3 S
12 2 R 1 R 3 S 2 R
13 2 R 1 R 4 HS 2 R
14 1 R 3 S 0 HR 3 S
15 3 S 2 R 2 R 2 R
16 0 HR 3 S 0 HR 2 R
17 0 HR 0 HR 1 R 0 HR
18 2 R 2 R 0 HR 1 R
19 2 R 2 R 1 R 0 HR
20 2 R 0 HR 0 HR 0 HR
21 2 R 0 HR 2 R 3 S
22 2 R 3 S 0 HR 2 R
23 3 S 4 HS 2 R 3 S
24 1 R 2 R 0 HR 4 HS
Tỷ lệ R/S 19R/5 18R/6 22/2 14/10
N352 4 HS 3 S 4 HS 4 HS


6








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

Năng suất thực

thu

STT
Thời gian
sinh
trởng
(ngày)
Chiều
cao cây
(cm)
Nhánh
tối đa
/khóm

Bông
hữu
hiệu
/khóm
Số hạt
chắc trên
bông
Khối
lợng
1000 hạt
(g)
G/cây Tạ/ha
1 125 82,3 9,8 8,3 85,6 22,0 12,0 54,00
2 127 83,9 7,7 5,7 84,4 17,8 7,3 32,85
3 126 78,8 8,1 6,2 79,6 24,8 10,0 45,00
4 121 106,7 7,0 4,0 78,9 26,2 7,0 31,50

5 124 102,7 9,7 8,2 97,2 20,0 14,0 63,00
6 130 98,6 8,5 6,5 80,7 25,4 12,0 54,00
7 128 109,3 6,4 3,4 105,8 26,4 8,0 36,00
8 129 112,5 10,4 8,9 58,0 26,4 11,5 51,75
9 141 108,0 8,0 6,0 119,3 24,0 15,5 69,75
10 128 115,6 9,0 7,0 108,3 21,0 12,0 54,00
11 123 102,2 9,0 7,0 73,3 25,0 11,0 49,50
12 121 129,9 11,1 9,6 73,5 24,0 13,0 58,50
13 125 94,9 9,2 7,2 72,9 20,4 6,0 27,00
14 127 95,9 8,8 6,8 61,5 27,4 10,0 45,00
15 131 116,8 9,0 7,0 83,3 24,2 12,0 54,00
16 120 113,5 10,0 8,0 83,3 21,0 10,0 45,00
17 118 75,5 7,8 5,8 74,3 27,2 10,5 47,25
18 125 106,7 9,3 7,3 87,8 22,6 12,8 57,60
19 128 113,3 8,8 6,8 72,4 24,6 10,5 47,25
20 132 91,7 7,0 5,0 89,1 21,8 8,5 38,25
21 133 92,2 7,6 5,6 60,4 24,0 7,0 31,50
22 124 124,7 8,0 6,0 93,6 19,5 8,5 38,25
23 120 117,7 7,0 5,0 147,6 20,0 12,1 54,63
24 128 93,1 9,0 7,0 106,0 19,7 12,0 54,00
N352 145 111,6 8,0 6,0 123,0 22,0 14,5 65,25


7

Tổng số nhánh của các dòng biến động
từ 6,4 nhánh cả 24 dòng giống lúa (dòng số
7) đến 11,2 nhánh (dòng số 12), giống đối
chứng có 8,0 nhánh. Theo IRRI, thì đều có
khả năng đẻ nhánh thuộc diện thấp đến
trung bình, đây là đặc điểm tốt cần khai
thác. Số bông hữu hiệu trên khóm là một chỉ
tiêu chính góp phần làm tăng năng suất của
một giống.
Kết quả cho thấy dòng đạt số bông hữu
hiệu cao nhất là số 12 (9,6 bông/K) và thấp
nhất là dòng số 7 (3,4 bông/K). Mục tiêu
của trồng lúa là thu hoạch hạt vì vậy năng
suất và các yếu tố cấu thành năng suất luôn
là chỉ tiêu quan trọng trong công tác chọn
tạo giống và đánh giá một giống tốt hay xấu.
Năng suất thực thu của các dòng biến động
từ 7,0g/cây (dòng số 4 và 21) đến 15,5g/cây
(dòng số 9), đối chứng đạt 14,5g/cây. Về
năng suất thực thu thì chỉ duy nhất có dòng
số 9 (IRBLz-Fu) cho năng suất thực thu cá
thể cao hơn đối chứng, các dòng còn lại đều
thấp hơn. Hai dòng số 9(IRBLz-Fu) và số 5
(IRBLks-S) có năng suất thực thu cao đạt
trên 6,0 tấn/ha có thể chấp nhận đa trồng ra
thực tế sản xuất vì chúng còn có khả năng
chống bệnh đạo ôn tốt.

4. Kết luận

- Bằng phơng pháp lây nhiễm nhân tạo
sử dụng 4 chủng phân lập nấm bệnh đạo ôn
đã phát hiện thấy có 8 dòng giống chứa các
gen Pi- k
s
, Pi-k, Pi-z, Piz-5, Pi 1, Pi 3 và Pi
5(t) biểu hiện khả năng chống rất mạnh với
cả 4 chủng phân lập.
- Dòng lúa IRBLz-Fu chứa gen Pi-z cho
năng suất khá cao (69,75 tạ/ha) vừa có khả
năng chống bệnh đạo ôn tốt, có thể đa đi
khảo nghiệm giống quốc gia.
Tài liệu tham khảo
Kato (1993). Plant diseases 77. P: 1211 - 1216.
Kangle Zheng, Ning Huang, John Bennett, and
Gurdev S. Khush, (1995). PCR-based
marker assisted selection in rice breeding.
IRRI international Rice Research Institute
P.O.Box 933, Manila 1099, Phillippines.
Ou, S, H, (1985). Rice diseases, 2 nd ed,
Commonwealth Agric, Bureaux, Central
Sales, Farnham Royal, Slough, UK. P.380.
Tiêu chuẩn đánh giá giống lúa IRRI năm,
(1996). Tài liệu dịch tiếng Việt.
Veeraraghavan J., (1975). A new method of
classification and nonmenclature of
physiologic races of Pyricularia oryzae
Cav., Int. Rice Comm. Newsl., 24: 128-138

.


8