NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU NÓNG BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO CÁC TỈNH Ở PHÍA NAM

Biểu B1-2-TMĐT
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI
(Kèm theo Quyết định số 10/2007/QĐ-BKHCN ngày 11 tháng 5 năm 2007
của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ)
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
1
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1 Tên đề tài 2 Mã số (được cấp khi Hồ sơ trúng
tuyển)
NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU
NÓNG BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO CÁC
TỈNH Ở PHÍA NAM
3 Thời gian thực hiện: 48 tháng 4 Cấp quản lý
(Từ tháng 01/2011 đến tháng 12/2014)
Nhà nước Bộ
Tỉnh Cơ sở
5 Kinh phí: 2.350 triệu đồng, trong đó:
Năm 1: 700 triệu, Năm 2: 600 triệu, năm 3: 600 triệu, năm 4: 450 triệu đồng.
Nguồn Tổng số
- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học
2.350
- Từ nguồn tự có của tổ chức
0
- Từ nguồn khác
0
6
Thuộc “Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học
trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020.”
Mã số:
Thuộc dự án KH&CN;

Đề tài độc lập;
7 Lĩnh vực khoa học
Tự nhiên; Nông, lâm, ngư nghiệp;
Kỹ thuật và công nghệ; Y dược.
8 Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên: BÙI CHÍ BỬU
1
Bản Thuyết minh này dùng cho hoạt động nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ thuộc 4 lĩnh vực
khoa học nêu tại mục 7 của Thuyết minh. Thuyết minh được trình bày và in trên khổ A4
Ngày, tháng, năm sinh: 1953 Nam/ Nữ: Nam.
Học hàm, học vị: GS. TS
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên cao cấp Chức vụ: Viện Trưởng
Điện thoại:
Tổ chức: 08-39103316 Nhà riêng: 08-39870461 Mobile: 0913135660
Fax: 08-38297650 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam
Địa chỉ tổ chức: 121 Nguyễn Bỉnh khiêm, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
Địa chỉ nhà riêng: 59/21, P. 11, Q. Gò Vấp, TP. Hồ chí Minh
9 Thư ký đề tài
Họ và tên: Th.S Trương Quốc Ánh
Ngày, tháng, năm sinh: 11 tháng 06 năm 1969 Nam/ Nữ: Nam
Học hàm, học vị: Thạc Sỹ
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên Chức vụ: Phó Phòng Công nghệ Sinh học
Điện thoại:
Tổ chức: 08 – 39103316 Nhà riêng: 0650 –3754554 Mobile: 0913141502
Fax: 08 – 38297650 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam
Địa chỉ tổ chức: 121 Nguyễn Bỉnh khiêm, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
Địa chỉ nhà riêng: 16A/4 Đồng An, xã Bình Hòa, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương
10 Tổ chức chủ trì đề tài

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam
Điện thoại: 08-38297889 Fax: 08-38297650
E-mail :
Website:
Địa chỉ: 121 Nguyễn Bỉnh Khiêm, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS. Bùi Chí Bửu
Số tài khoản: 060.19.00.000.42
Ngân hàng: Kho bạc nhà nước TP. Hồ Chí Minh
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
11 Các tổ chức phối hợp chính thực hiện đề tài (nếu có)
Tổ chức 1:
Tên cơ quan chủ quản Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung bộ
Điện thoại : 056. 3844626
Địa chỉ: 317 Nguyễn Thị Minh Khai – Tp. Quy Nhơn – Bình Định
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS Hoàng Minh Tâm
Tổ chức 2 :
2
Tên cơ quan chủ quản : Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu Long
Điện thoại : 0710. 3861378
Địa chỉ : Thới Lai, Tp. Cần Thơ
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS Lê Văn Bảnh
12
Các cán bộ thực hiện đề tài
(Ghi những người có đóng góp khoa học và chủ trì thực hiện những nội dung chính thuộc tổ chức
chủ trì và tổ chức phối hợp tham gia thực hiện đề tài, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm đề tài)
Họ và tên, học hàm học
vị
Tổ chức
công tác
Nội dung công việc

tham gia
Thời gian làm
việc cho đề tài
Số tháng quy đổi
2
1
GS. TS Bùi Chí Bửu Viện KHKT NN
miền Nam
Chủ trì, tạo và đánh giá vật liệu
lai, phân tích di truyền số lượng,
xây dựng và thiết kế các chỉ thị
phân tử, đánh giá và khảo
nghiệm các dòng triển vọng, báo
cáo tiến độ hàng năm, báo cáo
giữa kỳ và báo cáo nghiệm thu.
30
2
GS.TS. Nguyễn Thị Lang Viện Lúa Đồng
Bằng Sông Cửu
Long
Thu thập và đánh giá vật liệu,
khảo nghiệm các dòng triển
vọng. Thực hiện QTL và fine
mapping
20
3
TS. Lưu Văn Quỳnh Viện KHKT
Nông nghiệp
Duyên hải Nam
Trung bộ

Thu thập đánh giá nguồn vật
liệu, đánh giá kiểu hình, khảo
nghiệm các dòng triển vọng.
20
4
Th.S. Nguyễn Viết Cường Viện KHKT NN
miền Nam
Thu thập và đánh giá kiểu hình,
lai tạo quần thể hồi giao, khảo
nghiệm các dòng triển vọng.
20
5
Th.S. Trương Quốc Ánh Viện KHKT NN
miền Nam
Thư ký đề tài, thu thập đánh giá
nguồn vật liệu, thu thập số liệu
tổng hợp báo cáo, tham gia khảo
nghiệm các dòng triển vọng.
24
6
ThS. Bùi Phú Nam Anh Viện KHKT NN
miền Nam
Khai thác cơ sở dữ liệu
database, thiết kế marker phân
tử, xây dựng bản đồ di truyền
ứng dụng trong phân tích QTL
và fine mapping.
24
7
ThS. Lê Công Thiện Viện KHKT NN

miền Nam
Đánh giá vật liệu lai, lai tạo xây
dựng quần thể phân ly ứng dụng
cho phân tích QTL, đanh giá
kiểu hình.
24
8 KS Lý Hậu Giang Viện KHKT NN
miền Nam
Đánh giá kiểu gene, khảo sát đa
dạng di truyền ứng dụng chương
trình NTSYSpc, phân tích tương
tác kiểu gene và môi trường qua
các điểm khảo nghiệm các dòng
triển vọng
24
2
Một (01) tháng quy đổi là tháng làm việc gồm 22 ngày, mỗi ngày làm việc gồm 8 tiếng
3
9
CN Đậu Thị Kim Dung Viện KHKT NN
miền Nam
Các thí nghiệm trong phòng, ly
trích ADN, phản ứng PCR, điện
di sản phẩm PCR ứng dụng
trong lập bản đồ QTL và fine
mapping quần thể con lai chứa
gene chống chịu nóng.
24
II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG KH&CN VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC
THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

13 Mục tiêu của đề tài ( Bám sát và cụ thể hoá định hướng mục tiêu theo đặt hàng - nếu có)
Chọn tạo được giống lúa chịu nóng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp ở các tỉnh phía Nam,
thông qua chỉ thị phân tử và phân tích QTL (quantitative trait loci).
Mục tiêu cụ thể:
- Xác định được bản đồ QTL gen quy định tính trạng chống chịu nóng ở điều kiện nhiệt
độ 37 – 40
o
C vào thời kỳ trổ bông.
- Xác định chỉ thị phân tử liên kết với gene chống chịu nóng để ứng dụng được kỹ thuật
MAS trong cải thiện giống lúa chống chịu nóng.
- Chọn tạo được giống chống chịu nóng phù hợp với điều kiện canh tác của các tỉnh phía
Nam.
14 Tình trạng đề tài
Mới Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả
Kế tiếp nghiên cứu của người khác
15 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung nghiên cứu
của Đề tài
15.1 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của Đề tài
Ngoài nước (Phân tích đánh giá được những công trình nghiên cứu có liên quan và những kết
quả nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực nghiên cứu của đề tài; nêu được những bước tiến về
trình độ KH&CN của những kết quả nghiên cứu đó)

Những nghiên cứu hiện nay có xu hướng kết hợp phương pháp chọn giống truyền thống với
công nghệ sinh học, cụ thể là phân tích genomics hoặc chuyển nạp gen mục tiêu. Kết quả cho
thấy việc kiểm soát stress do nhiệt độ cao được điều khiển bởi nhiều gen (Foolad 2005). Các
gen này thể hiện rất chuyên biệt ở từng giai đoạn sinh truởng và phát triển, trong từng cơ quan
của cây lúa, tại những thời điểm nhiệt độ tăng cao. Do đó, Meastri và ctv. (2002) cho rằng phải
kết hợp tuyển chọn các giống lúa có mức độ chịu nóng khác nhau, phân tích vùng giả định nhằm
xác định các QTL (quantitative trait loci) chống chịu stress do nhiệt độ cao, tiến tới xác định
gen ứng cử viên và chỉ thị liên kết với các gen như vậy, nhằm mục đích giúp cho nhà chọn

giống, chọn tạo ra giống mới bằng chỉ thị thị phân tử. Đồng quan điểm trên, Foolad (2005) cho
rằng việc sử dụng MAS (marker-assissted selection) sẽ hỗ trợ việc chọn giống để tìm ra giống
lúa có khả năng chịu nhiệt cao một cách hiệu quả, khắc phục được những khó khăn mà chọn
giống truyền thống đang gặp phải.
Hiện nay, có nhiều công trình công bố những chỉ thị phân tử định vị trên các nhiễm sắc thể
của cây lúa liên kết với các vùng QTL giả định điều khiển tính trạng chống chịu stress do nhiệt
độ cao, ở từng thời điểm khác nhau. Zhu và ctv. (2005) đã tiến hành nghiên cứu ở giai đoạn làm
đầy hạt (grain filling stage) trên cây lúa với quần thể BIL (backcross inbred lines) từ tổ hợp lai
Nipponbare / Kasalth. Kết quả cho thấy có 3 QTL nằm trên nhiễm sắc thể số 1, 4, 7 kiểm soát
tính trạng chống chịu stress do nhiệt độ cao. Chuyên biệt hơn, QTL định vị tại quãng giữa hai
4
marker C1100-R1783 trên nhiễm sắc thể số 4 cho thấy: không bị sự tác động của môi truờng
(QTL x enviroment interaction) và không có tương tác không alen (epistatic effect). Điều đó
chứng tỏ QTL này biểu hiện được tính ổn định trong các môi truờng khác nhau và nền tảng di
truyền khác nhau (genetic background). Thực hiện fine mapping trong quãng giữa hai marker
này để xác định những chỉ thị phân tử mới giúp chọn giống lúa chống chịu stress do nhiệt độ
cao, ở giai đoạn làm đầy hạt.
Các QTL kiểm soát chống chịu stress do nhiệt độ cao, ở giai đoạn trổ bông của cây lúa cũng
đuợc nghiên cứu. Kết quả của Zhang và ctv. (2009) cho thấy các chỉ thị phân tử SSR (simple
sequence reapeat) như RM3735 trên nhiễm sắc thể số 4 và RM3586 trên nhiễm sắc thể số 3
tương tác chặt chẽ với tính trạng chống chịu stress do nhiệt độ cao. Kết luận chỉ ra thêm rằng 2
chỉ thị phân tử trên có thể sử dụng trong phuơng pháp MAS để lựa chọn giống lúa có kiểu hình
có khả năng chống chịu nhiệt độ cao của môi truờng. Tác giả khuyến cáo sử dụng RM3735 trên
nhiễm sắc thể số 4 được sử dụng để chọn dòng chịu lúa nóng trong chương trình cải tiến giống
lúa.
Timberial và ctv. (2008) đã nhấn mạnh đến chức năng của những protein có tên là HSPs
(heat shock protein) của tế bào cây lúa như một phản ứng tự vệ. Nhóm tác giả đi sâu nghiên cứu
những gen có chức năng mã hóa họ protein này, làm cơ sở cho các bước ứng dụng tiếp theo.
Ko và ctv. (2007) phân lập gen kháng nóng (thermo-tolerance genes: TTOs) trong hạt ngô,
rồi tiến hành dòng hóa thành TTO6 (cDNA). Nó mã hóa một protein có kích thước phân tử 11-

kDa, có chuỗi trình tự amino acid tương đồng với protein của gen GASA4 trong cây mô hình
Arabidopsis. Họ lập kế hoạch chuyển gen này vào cây lúa để cải tiến tính chống chịu nóng.
Wu và ctv. (2009) thành công trong thực hiện chuyển gen OsWRKY11 vào cây lúa, nó thể
hiện trên giai đoạn mạ, trong điều kiện promoter là HSP101, điều khiển được cả hai loại hình
stress do khô hạn và do nóng.
Yokotani và ctv. (2008) cũng thành công trong việc chuyển gen OsHsfA2e của cây mô hình
Arabidopsis vào cây lúa; thể hiện được gen ở mức độ RNA trong điều kiện bị stress do nhiệt độ
cao.
Jagadish và ctv. (2008) đánh giá kiểu hình của giống cho nguồn gen kháng CG14 (O.
glaberrima) có nguồn gốc Châu Phi, ở 2 điều kiện nhiệt độ 30
0
C và 38
0
C; vào lúa 1,5 giờ trước
lúa rạng sáng và 3 giờ sau khi đó, để khảo sát sự thụ phấn. Giống N22 (chuẩn kháng) biểu thị
tđiểm chống chịu cao nhất (64–86% tỷ lệ hữu thụ ở 38°C) và giống Azucena, Moroberekan
nhạy cảm nhất (tỷ lệ hữu thụ <8%). Jagadish và ctv. (2007) đã xây dựng các tiêu chuẩn để đánh
giá kiểu hình giống lúa chịu nóng ở các nghiệm thức nhiệt độ khác nhau.
Stress nhiệt và tác hại trên cây trồng
Stress do nhiệt độ cao trên cây trồng là sự gia tăng nhiệt độ vượt qua ngưỡng trong một
khoảng thời gian và gây ra những tác động có hại lên sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.
Stress do nhiệt độ cao có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất cây trồng (Hall 2001).
Ở mức độ tế bào, các hoạt động trong tế bào sẽ bị rối loạn và cấu trúc tế bào có thể phá hủy
trong vài phút. (Schoffl và ctv. 1999). Những rối loạn trong trao đổi chất của tế bào được thể
hiện qua sự biến tính protein, bất hoạt các enzyme ở ty thể và chroloplast, ức chế quá trình sinh
tổng hợp protein (Howarth 2005) và cuối cùng là giảm thiểu năng suất sản xuất của cây trồng
(Song và ctv. 1998).
Những nghiên cứu về tác hại của stress do nhiệt độ cao trên cây lúa đã được thực hiện nhiều
năm qua. Ảnh hưởng của stress do nhiệt độ cao được thấy rõ nhất ở giai đoạn lúa ra hoa khi
nhiệt độ môi trường trên 35

0
C. Sư ra hoa, thụ phấn, và sự phát triển ổng phấn sẽ bị kìm hãm dẫn
đến việc gây ảnh hưởng đến khả năng phát triển của hạt (Morita và ctv. 2005; Peng và ctv.
2004; Zhu và ctv. 2005). Nếu nhiệt độ môi trường liên tục cao hơn 35
0
C trong 5 ngày sẽ dẫn
đến bất thụ ở hoa và không có hạt. Ngược lại, stress do nhiệt độ cao xảy ra ở giai đoạn đầy hạt
(grain filling period) sẽ dần đến thiệt hại về mặt kinh tế qua giảm sút sản lượng và chất lượng
hạt (Zhu và ctv. 2005). Chất lượng hạt giảm thể hiện qua cảm quan bên ngoài của hạt trước và
5
sau khi xay và nấu do cấu trúc amylopectin, độ đàn hồi và dẻo của hạt bị biến đổi (Asaoka và
ctv. 1985; Cheng và ctv. 2003). Giai đoạn chín của hạt thóc dưới điều kiện nhiệt độ cao sẽ làm
cho hạt bị bạc bụng và trọng lượng hạt sẽ giảm. Điều này đã được Bà Melissa Fritzland (IRRI)
đã cảnh báo từ đầu năm 2007 trong hội thảo khoa học về thay đổi khí hậu ảnh hưởng đến phẩm
chất gạo tại IRRI (Viện Lúa Quốc Tế).
Diễn biến thời tiết
Viện Lúa quốc tế đã tiến hành nghiên cứu sự biến thiên của nhiệt độ từ 1979 đến năm 2003.
Kết quả ghi nhận: nhiệt độ đã tăng từ 0,35
0
C đến 1,13
0
C. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên 1
0
C,
sản lượng thóc giảm đi 10% (Peng và ctv. 2004). Theo báo cáo của tổ chức IPCC
(Intergovermental Panel on Climatic Change), mỗi thập kỷ nhiệt độ môi trường sẽ tăng 0,3
0
C
(Jones và ctv. 1999). Người ta dự báo nó sẽ cao hơn nhiệt độ hiện nay từ 1
0

C đến 3
0
C vào năm
2025 và 2100, theo thứ tự. Tại miền nam Việt Nam, Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn đã
theo dõi trong 5 năm (2004 – 2008); họ ghi nhận rằng: nhiệt độ cao nhất và thấp nhất lần lượt là
38,3
0
C và 24,0
0
C. Nhiệt độ trung bình là trong năm 2008 dao động từ 26,4
0
C đến 27,6
0
C. Trong
mùa Hè, có những ngày nhiệt độ lên 37
0
C - 40
0
C (ngưỡng gây hại cho cây lúa trong giai đoạn
thụ phấn, thụ tinh). Do đó, việc nghiên cứu cơ chế di truyền của cây lúa và phát triển những
dòng lúa có khả năng chống chịu stress do nhiệt độ cao, vô cùng bức thiết cho sản xuất lúa gạo
tại miền Nam Việt Nam. Yêu cầu cải thiện giống lúa cao sản, có khả năng chịu nóng và ít bị ảnh
hưởng stress đến phẩm chất hạt được đặt ra cho nhà chọn giống.
Cải thiện di truyền trên cây trồng nhằm đáp ứng stress nhiệt
Phương pháp truyền thống
Đối với khả năng chống chịu stress do nhiệt độ tăng cao, các nhà chọn giống truyền thống
thường dựa vào đánh giá kiểu hình trên đồng ruộng, nhằm chọn ra giống lúa cao sản có năng
suất ổn định trong điều kiện nhiệt độ nóng (Ehlers và Hall 1998). Phương pháp đánh giá và
chọn giống nói trên gặp không ít khó khăn, ví dụ như: sự biến thiên nhiệt độ ngoài đồng sẽ ảnh
hưởng đến tính chính xác trong những lần lập lại, cộng thêm tương tác giữa kiểu gen và môi

trường. Một trong số những giải pháp được đề nghị nhằm giải quyết các khó khăn trên là: xây
dựng thang điểm đánh giá phản ứng với nhiệt độ cao, ở những giai đoạn đầu phát triển của cây
lúa. Điều này đã được chứng minh thông qua các công bố trên tạp chí khoa học gần đây. Nhiều
tác giả cho rằng có mối tương quan mật thiết giữa chống chịu stress do nhiệt độ cao, trong giai
đoạn sinh trưởng của cây (Wahid và ctv. 2007). Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một tiêu
chuẩn đáng tin cậy nào trong việc đánh giá khả năng chống chịu stress do nhiệt độ cao trong
giai đoạn này.
Trong nước (Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lĩnh vực nghiên cứu
của đề tài, đặc biệt phải nêu cụ thể được những kết quả KH&CN liên quan đến đề tài mà các
cán bộ tham gia đề tài đã thực hiện. Nếu có các đề tài cùng bản chất đã và đang được thực hiện
ở cấp khác, nơi khác thì phải giải trình rõ các nội dung kỹ thuật liên quan đến đề tài này; Nếu
phát hiện có đề tài đang tiến hành mà đề tài này có thể phối hợp nghiên cứu được thì cần ghi rõ
Tên đề tài, Tên Chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì đề tài đó)

Các nhà khoa học của Viện Công Nghệ Sinh Học Việt Nam đã tạo ra dòng lúa chịu nóng và
khô từ các tế bào phôi giống lúa CR203, rồi dùng phương pháp nuôi cấy tế bào, nhân dòng lúa
này tạo giống lúa mới được công nhận cấp quốc gia “DR2”, có năng suất và độ thuần cao, chịu
hạn và nhiệt độ cao. Giống lúa này đã được ứng dụng trong một số chương trình lai tạo ở các
tỉnh miền Bắc và miền Trung. Tuy nhiên, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến tính trạng
chống chịu stress do nhiệt độ cao, đáp ứng với điều kiện thay đổi khí hậu ngày càng nghiêm
trọng cho sản xuất lúa.
Việt Nam là nước có lợi thế so sánh về nghề trồng lúa. Lúa gạo là nguồn thức ăn căn bản của
dân tộc Việt Nam, gắn liền với an ninh lương thực của đất nước. Cây lúa có thể sinh sống và
thích nghi trong nhiều điều kiện khác nhau: lúa rẩy, lúa nước trời, lúa nước sâu, lúa nổi; với
nhiều điều kiện đất đai khác nhau như phèn, mặn, phù sa; chịu được nóng, lạnh, khô, hạn ở các
vĩ độ, cao độ vô cùng thay đổi mà không phải loài cây lương thực nào cũng có thể có những
6
tính trạng vô cùng đa dạng như vậy. Lúa gạo cung cấp nguồn lương thực cơ bản, tạo việc làm
cho hàng triệu người, đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế, xã hội, chính trị trong lịch
sử phát triển đât nước Việt Nam. Lúa gạo cung cấp dinh dưỡng chính: tinh bột, vi lượng trong

gạo lứt có nhiều dạng protein cần thiết, chất béo, thiamin, robiflavin, niacin, α-tecopherol, các
hoạt chất cần cho bệnh nhân huyết áp cao, chống oxid hóa tế bào ngăn ngừa ung thư, v.v… Lúa
gạo cung cấp từ 35 đến 59% nguồn năng lượng cho hơn 3 tỷ người (Trần Văn Đạt 2002). Thách
thức đặt ra trong điều kiện biến đổi khí hậu là khô hạn, nhiệt độ nóng, xâm nhập mặn, nước tưới
cho nông nghiệp giảm, nhưng phải tăng sản lượng lương thực gấp đôi. Ở Việt Nam, dân số hiện
nay đạt xấp xỉ 86 triệu người, với tốc độ tăng gần đây 1 triệu người / năm, an ninh lương thực
trở nên khó khăn hơn. So với 2001, diện tích gieo trồng lúa giảm trung bình 58.700 ha/năm;
diện tích canh tác lúa giảm 325.000 ha (Cục Trồng Trọt 2008). Sự thay đổi khí hậu sẽ còn diễn
biến vô cùng phức tạp cho sản xuất lúa gạo trong tương lai gần. Công nghệ sinh học trong nông
nghiệp sẽ phải đáp ứng được mục tiêu giảm nghèo và an toàn lương thực.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, tác động của biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến các
vùng của Việt Nam: nhiệt độ trung bình năm có thể tăng 2,6
o
C ở Tây Bắc, 2,5
o
C ở Đông Bắc,
2,4
o
C ở Đồng bằng Bắc bộ, 2,8
o
C ở Bắc Trung Bộ, 1,9
o
C ở Nam Trung bộ, 1,6
o
C ở Tây Nguyên
và 2
o
C ở Nam bộ so với trung bình thời kỳ 1980-1999. Tại mỗi vùng, nhiệt độ mùa Đông sẽ
tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa Hè. Tổng lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa ở tất cả các
vùng khí hậu của nước ta đều tăng, trong khi đó lượng mưa mùa khô có xu hướng giảm. Lượng

mưa năm vào cuối thế kỷ 21 tăng khoảng 5% so với thời kỳ 1980-1999.
Đề tài “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu nóng bằng chỉ thị phân tử cho các tỉnh phía Nam,
bằng kết hợp phương pháp công nghệ sinh học (công nghệ đơn bội, chỉ thị phân tử …) với
phương pháp truyền thống“sẽ áp dụng các phương pháp đánh giá mới, nhanh và tiện lợi nhờ vào
kỹ thuật sinh học phân tử, thông qua phân tích QTL làm cơ sở cho việc chọn tạo phát triển
giống lúa chịu nóng phục vụ cho nhu cầu sản xuất hiện nay.
15.2 Luận giải về việc đặt ra mục tiêu và những nội dung cần nghiên cứu của Đề tài
(Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, phân tích những công trình
nghiên cứu có liên quan, những kết quả mới nhất trong lĩnh vực nghiên cứu đề tài, đánh giá
những khác biệt về trình độ KH&CN trong nước và thế giới, những vấn đề đã được giải quyết,
cần nêu rõ những vấn đề còn tồn tại, chỉ ra những hạn chế cụ thể, từ đó nêu được hướng giải
quyết mới - luận giải và cụ thể hoá mục tiêu đặt ra của đề tài và những nội dung cần thực hiện
trong Đề tài để đạt được mục tiêu)
Thay đổi khí hậu toàn cầu ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất lúa gạo của Việt Nam. Khô hạn,
xâm nhập mặn, ngập úng và nhiệt độ nóng hơn trong khi lúa trỗ bông là những hiện tượng ngày
càng rõ nét, có ảnh hưởng nhất định với cây lúa.
Theo thống kê của Cục Bảo vệ Thực vật, Trung tâm Bảo vệ Thực vật phía Nam, tình hình
khí tượng thủy văn trong mùa khô năm nay diễn biến rất phức tạp, đặc biệt là tháng 04 năm
2010. Nhiệt độ trung bình là 28,3
0
C, cao hơn trung bình năm 2009 là 0,7 - 1,3
0
C. Nhiệt độ cao
nhất trong bóng mát tại một số nơi vượt quá 38
0
C. Nam Bộ không mưa kéo dài liên tục trong 25
ngày. Hầu hết Nam Bộ có lượng mưa xấp xỉ và ít hơn trung bình năm ngoái 10-20mm. Độ ẩm
trung bình phổ biến từ 66-79%, độ ẩm trung bình lớn nhất là 82% ở Ba Tri, độ ẩm thấp nhất tại
Phước Long là 65%. Tổng số giờ nắng từ 8-9 giờ trong 1 ngày. Tóm lại, những số liệu trên cho
thấy Việt Nam nói chung, miền Nam Việt Nam nói riêng đang phải đối mặt với sự thay đổi khí

hậu bất thường có chiều hướng làm cây trồng bị stress do nhiệt độ cao.
Trong mùa hè, có những ngày nhiệt độ lên 37
0
C - 40
0
C (ngưỡng gây hại cho cây lúa trong
giai đoạn thụ phấn, thụ tinh). Do đó, việc nghiên cứu cơ chế di truyền của cây lúa và phát triển
những dòng lúa có khả năng chống chịu stress do nhiệt độ cao, vô cùng bức thiết cho sản xuất
lúa gạo tại miền Nam Việt Nam. Yêu cầu cải thiện giống lúa cao sản, có khả năng chịu nóng và
ít bị ảnh hưởng stress đến phẩm chất hạt được đặt ra cho nhà chọn giống.
7
Việc lựa chọn các giống lúa có khả năng chống chịu các tác nhân sinh học cũng như sinh học
bằng phương pháp MAS đã được tiến hành ở Việt Nam trong nhiều năm trở lại đây. Những
hành quả đã đạt được cho thấy tiềm năng to lớn trong việc ứng dụng công nghệ sinh học kết
hợp với phương pháp truyền thống như các nghiên cứu phân tích QTL có khả năng kháng mặn,
kháng rầy nâu… Với dự báo diều kiện khí hậu thế giới diễn biến phức tạp trong những thập kể
đến, các nhà khoa học đang tiếp tục đầu tư nghiên cứu các QTL có tính kháng stress, kháng hạn,
chống chịu ngập… Việt Nam là một trong số những nước nhiệt đới có khí hậu nóng quanh năm,
việc nghiên cứu tìm ra giải pháp ổn định và nâng cao năng suất giống lúa trong điều kiện stress
do nhiệt độ cao là hết sức bức thiết.
Tham khảo tài liệu trong và ngoài nước cho thấy, chúng ta vẫn đang dừng lại ở nội dung xây
dựng tiêu chuẩn để đánh giá kiểu hình; xây dựng bản đồ di truyền QTL ở mức thấp (xác định
vùng giả định có liên quan đến tính trạng), chưa đi sâu xác định các gen ứng cử viên, chưa xác
định được chỉ thị phân tử có độ tin cậy cao. Do vậy việc xác định nguồn vật liệu bố mẹ, xây
dựng bản đồ di truyền với mật độ 10-15 cM/ marker là yêu cầu cần thiết để có những chỉ thị
phân tử đủ độ tin cậy trong chọn dòng.
- Hiện nay bản đồ di truyền QTL chống chịu nóng chưa được công bố đầy đủ, cần có sự bổ
sung. Gen ứng cử viên (candidate gene) cho tính chống chịu nóng.
- Xác định chỉ thị DNA trên cơ sở PCR sẽ tạo thuận lợi cho nhà chọn tạo giống trong việc
chọn lọc cá thể trong quần thể đang phân ly.

- Một vài giống lúa chịu nóng cụ thể đưa ra phục vụ sản xuất từ việc kết hợp công nghệ
phân tử với phương pháp truyền thống sẽ khích lệ đẩy mạnh ứng dụng kỹ thuật mới trong thời
gian gần.
- Đề tài có sự kết hợp giữa chọn giống truyền thống, công nghệ sinh học, tin sinh học trong
việc khai thác cơ sở dữ liệu cây lúa đã được giải mã trình tự; thiết kế lại primer cho marker SSR
để điều tra đa hình giữa các giống lúa trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Đồng thời đánh
giá lại khả năng liên kết của marker và gen mục tiêu mà các tác giả đã công bố trước đây.
- Chọn tạo được giống lúa có khả năng chịu nóng vào lúa trỗ ở điều kiện nhiệt độ 37
o
C-40
o
C
phục vụ cho sản xuất ở phía Nam trong vụ Hè Thu hoặc Đông Xuân muộn.
16 Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài đã trích dẫn
khi đánh giá tổng quan
1. Asaoka M., O. Kazutoshi, H. Fuwa. Effect of environmental temperature at the milky
stage on amylose content and fine structure of amylose of rice (Oryza sativa L.). Agric Biol
Chem, 1985, 49: 373–379.
2. Cục Trồng Trọt. 2008. Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch phát triển trồng trọt năm 2008
và nhiệm vụ năm 2009. Hội nghị tổng kết ngành nông nghiệp năm 2008, Hà Nội,15 trang.
3. Ehlers J.D., A. E. Hall. 1998. Heat tolerance of cowpea lines in short and long days. Filed
Crops Res.55.11-21
4. Foolad M.R 2005. Breeding for abiotic stress tolerances in tomato. In: Ashraf, M., Harris,
P.J.C. (Eds.), Abiotic Stresses: Plant Resistance Through Breeding and Molecular
Approaches. The Haworth Press Inc., New York, USA, pp. 613–684.
5. Hall A.E 2001. Crop Responses to Enviroment. CRC Press LLC. Boca Ration, Florida.
6. Howarth C.J. 2005. Gentic improvements of tolerance to high temperature. In: Ashraf, M.,
Harris, P.J.C. (Eds.), Abiotic Stresses: Plant Resistance Through Breeding and Molecular
Approaches. Howarth Press Inc., New York
7. Jagadish S.V.K., P.Q. Craufurd, and T.R. Wheeler. 2008. Phenotyping Parents of

mapping population of rice for heat tolerance during anthesis. Crop Sci. 48:1140–1146
8. Jagadish S.V.K., P.Q.Craufurd and T.R.Wheeler. 2007. High temperature stress and
spikelet fertility in rice (Oryza sativa L.). Journal of Experimental Botany, 58(7): 1627–
8
1635
9. Jones P.D., M. New, D.E. Parker, S. Mortin, I.G. Rigor. 1999. Surface area temperature
and its change over the past 150 years. Rev. Geophys. 37, 173–199.
10. Ko C.B., Y.M. Woo, D.J. Lee, M.C Lee, C.S Kim. 2007. Enhanced tolerance to heat
stress in transgenic plants expressingthe GASA4 gene. Plant Physiology and Biochemistry
45 (2007) 722-728
11. Maestri E., N. Klueva, C. Perrotta, M. Gulli, H.T. Nguyen, N. Marmiroli. 2002.
Molecular gentics of heat tolerance and heat shock proteins in cereals. Plant Mol. Biol. 48,
667–681.
12. Morita S., J. I. Yonemaru, J. I. Takanashi. 2005. Grain growth and endosperm cell size
under high night temperatures in rice (Oryza sativa L.). Annals of Botany, 95, 695-701.
13. Peng S. B., J. L. Huang, J. E. Sheehy, R. C. Laza, R. M. Visperas, X. H. Zhong, G. S.
Centeno, S. Khush, K. G. Cassman. 2004. Rice yields decline with high temperature from
global warming. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 101, 9971-
9975.
14. Schoffl F., R. Prandl, A. Reindl. 1999. Molecular responses to heat stress. In: Shinozaki,
K., Yamaguchi-Shinozaki, K. (Eds.), Molecular Responses to Cold, Drought, Heat and Salt
Stress in Higher Plants. R.G. Landes Co., Austin, Texas, pp. 81–98.
15. Song H.Y., J.J. Lei, C. Q. Li. 1998. Response of plant to heat stress and evaluation of heat
resistance. China Vegetables, 1, 48- 50. (in Chinese)
16. Timperio A.M., M.G. Egidi, L. Zolla . 2008. Proteomics applied on plant abiotic stresses:
Role of heatshock proteins (HSP). JOURNAL OF PROTEOMICS 71 (2008): 391 – 411
17. Trần văn Đạt. 2002. Tiến trình phát triển sản xuất lúa gạo tại Việt nam từ thời nguyên
thuỷ đến hiện đại. Nhà xuất bản Nông Nghiệp TP Hồ chí Minh. 315 trang.
18. Wahid A., S.Gelani, M. Ashraf, M.R. Foolad. 2007. Heat tolerance in plants: An
overview. Enviromental and Experimental Botany 61. 199-223.

19. Wu X., Y. Shiroto, S. Kishitani, Yukihiroto , Kinya Yoriyama. 2009. Enhanced heat and
drought tolerance in transgenic rice seedlings overexpressing OsWRKY11 under the control
of HSP101 promoter. Plant Cell Rep (2009) 28:21–30
20. Yokotani N., T. Ichikawa,Y. Kondou, M. Matsui, H. Hirochika, M. Iwabuchi, K. Oda.
2008. Expression of rice heat stress transcription factor OsHsfA2e enhances tolerance to
environmental stresses in transgenic Arabidopsis. Planta 227: 957–967
21. Zhang G., L. Chen, G.Y. Xiao, Y.H. Xiao, X. Chen, S.T. Zhang. 2009. Bulked Segregant
Analysis to Detect QTL Related to Heat Tolerance in Rice (Oryza sativa L.) using SSR
Markers. Agricultural Sciences in China. 2009, 8(4): 482-487
22. Zhong X.H., G.S. Centeno, G.S. Khush, K.G. Cassman. 2004.Rice yields decline with
high temperature from global warming. Proceedings of the National Academy of Sciences of
the USA, 101, 9971-9975.
23. Zhu L., Y.H. Xiao, C.M. Wang, L. Jiang, H.Q. Zhai, J.M. Wan. 2005. Mapping QTLs
for heat tolerance during grain filling in rice. Chinese Journal of Rice Science, 19, 117-121.
Công trình khoa học của tác giả có liên quan
1. NT Lang, BC Buu, NV Viet and AM Ismail. 2010. Strategies for Improving and
Stabilizing Rice Productivity in the Coastal Zones of the Mekong Delta, Vietnam. ©CAB
International 2010. Tropical Deltas and Coastal Zones: Food Production, Communities and
Environment at the Land–Water Interface (eds C.T. Hoanh et al.): 209-222.
2. Bùi Chí Bửu, Phạm Thu Hà, Nguyễn Viết Cường, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Thị
Lang. 2010. Phân tích QTL điều khiển tính trạng chống chịu độ độc nhôm của cây lúa
9
(Oryza sativaL.) Tạp chí Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn 1:3-9
3. Bùi Chí Bửu. 2009. Sản xuất lúa gạo Việt Nam. Festival Lúa Gạo Việt Nam. Tỉnh Hậu
Giang ngày 28-11 đến 1-2-2009. Nhà xuất bản Thông tấn (VNA Publishing House): 017-
032
4. Nguyễn Thị Lang, Trịnh Thị Lũy, Bùi Thị Dương Khuyều, Nguyễn Hoàng Hân, Bùi
Chí Bửu. 2009. Phân tích QTL tính trạng chống chịu khô hạn trên cây lúa Oryza sativa L.
Tạp chí Nông Nghiệp & Phát Triển Nông Thôn 1:3-8
5. Nguyen Thi Lang, Bui Chi Buu. 2008. Induction of salt tolerance in high yielding

traditional rice cultivars through mutagenesis and somaclonal variation. SABRAO Journal
of Breeding and Genetics 40(2):141-146
6. Nguyen Thi Lang, Bui Chi Buu. 2006. Mapping for phosphorus deficiency tolerance in
rice (Oryza sativa L.). OMonRice 14:1-9
7. Nguyễn Thị Lang, Bùi Chí Bửu. 2006.Nghiên cứu di truyền liên quan đến tính chống chịu
thiếu lân trên cây lúa (Oryza sativa L.). Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông Thôn. Số
5:45-49
8. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang. 2004. Di Truyền Phân Tử. Tái bản lần thứ hai. Nhà XB
Nông Nghiệp, TP Hồ chí Minh. 615 trang.
9. Bui Chi Buu, NguyenThi Lang. 2003. Application of molecular markers in rice breeding
in the Mekong Delta of Vietnam. In Advances in Rice Genetics. GS Khuch, DS Brar, B.
Hardy (Eds). IRRI, Philippines, 216-220
10. Bui Chi Buu, Nguyen Thi Lang. 2004. Improving rice productivity under water
constraints in the Mekong Delta. Water and Agriculture. ACIAR Proceedings 116:196-202
11. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang. 2003. Cơ sở di truyền tính chống chịu đối với thiệt hại
do môi trường của cây lúa. Nhà xuất bản nông nghiệp. 223 trang
17 Nội dung nghiên cứu khoa học và triển khai thực nghiệm của Đề tài và phương án
thực hiện
(Liệt kê và mô tả chi tiết những nội dung nghiên cứu khoa học và triển khai thực nghiệm phù
hợp cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra kèm theo các nhu cầu về nhân lực, tài chính và
nguyên vật liệu trong đó chỉ rõ những nội dung mới , những nội dung kế thừa kết quả nghiên
cứu của các đề tài trước đó ; những hoạt động để chuyển giao kết quả nghiên cứu đến người sử
dụng)
1.

Phân tích đa hình các chỉ thị phân tử
a. Thu thập, chọn dòng, khảo sát và đánh giá kiểu hình chống chịu nóng của
vật liệu nghiên cứu tại ruộng và trong phytotron (37
0
C-40

0
C)
b. Đánh giá đa hình, đa dạng nguồn vật liệu bằng chỉ thị thăm dò
c. Phân nhóm di truyền nguồn vật liệu trên cơ sở đánh giá kiểu hình (Jagadish
và ctv. 2008), đánh giá kiểu gen (Zhu và ctv. 2005)
d. Khai thác dữ liệu chuỗi trình tự được công bố trên Gramene, khai thác Rice
Annotation, Fgenesh, Clustal W, Fast PCR để thiết kế marker trên vùng giả
định của Zhu và ctv. (2005), so sánh chuỗi trình tự vùng mục tiêu
10
2. Thực hiện các tổ hợp lai, tạo quần thể bản đồ QTL
a. Xây dựng quần thể hồi giao cải tiến (sử dụng chỉ thị phân tử ngay từ BC
1
để chọn cá thể lai lui với giống tái tục), phát triển quần thể BC
2
F
2
, BC
2
F
3
,
BC
2
F
4

b. Quần thể bản đồ QTL được đánh giá kiểu hình những tính trạng có liên
quan đến chống chịu nóng; sau đó thực hiện đánh giá kiểu gen
Song song xây dựng các tổ hợp lai định hướng phục vụ cho chọn lọc cá thể triển
vọng; xây dựng quần thể phân ly F

2
, F
3
.
3. Phân tích QTL, xác định vùng giả định, thảo luận với kết quả đã công bố
a. Chỉ thị phân tử SSR phủ trên các vùng QTL giả định, khai thác marker ở
quãng giữa của những marker được công bố như C1100-R1783 trên nhiễm
sắc thể số 4 (Zhu và ctv. 2005), RM3735 trên nhiễm sắc thể số 4 và
RM3586 trên nhiễm sắc thể số 3 (Zhang và ctv. 2009).
b. Kiểm định lại kết quả đa hình của marker mới thiết kế trên quần thể phân
ly
c. So sánh kiểu gen và kiểu hình
4. Khảo nghiệm dòng triển vọng tại các vùng mục tiêu
a. So sánh năng suất các dòng triển vọng tại Duyên hải Nam Trung bộ, Đông
Nam Bộ, và Đồng bằng Sông Cửu Long
b. Phân tích tương tác GxE
c. Kết luận dòng triển vọng đưa vào mạng lưới khảo nghiệm quốc gia
Phương pháp nghiên cứu đối với từng nội dung
Nội dung 1 :
Phương pháp điều tra đa hình với những marker đã công bố trên nguồn gen của
IRRI, Viện Lúa ĐBSCL. Ly trích DNA các vật liệu theo phương pháp. Điện di các sản
phẩm PCR theo qui trình đối với microsatellite marker.
Phân nhóm nguồn vật liệu theo NTSYSpc version 3.1
Ứng dụng bioinformatics: sử dụng công cụ của NCBI, Gramene, DDJB
Phân tích đa dạng di truyền
Các thông số được sử dụng thông qua kết quả phân tích phân tử và kiểu hình như sau:
Tần số alen a (P a) ở locus k được tính như sau:
Với P
a
là tần số của alen a ở locus k

N
a
và N
ab
là số cá thể có kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử
N là số cá thể khảo sát
Tính đa hình trong nhóm (intra- population polymorphism)
Trong hợp phần nầy có ba tham số cần tham gia để đánh giá:
Ba tham số cho phép mô tả tính đa hình trong mỗi nhóm
Tỉ lệ locus đa hình (proportion of polymorphic loci = P
x
)
Một quần thể được xem là đa hình ở một locus nào đó, nếu tại locus nầy người ta tìm
thấy có nhiều hơn một alen chung.Tỉ lệ locus đa hình của một giống ở mức độ ý nghĩa x
11
(nếu x = 5% hoặc x = 1%) được tính bằng cách chia số loci đa hình (nghĩa là các loci có
tần số alen xuất hiện nhiều nhất thấp hơn 0,95 hoặc thấp hơn 0,99) với tổng số loci được
nghiên cứu.
Nếu P
x
bằng 0 (P
x
=0) chứng tỏ không có locus đa hình; trong khi, P
x
bằng 1 cho thấy tất
cả loci nghiên cứu đều đa hình ở mức ý nghĩa x.
Số alen trung bình ở mỗi locus được tính bằng cách chia số alen quan sát ở một nhóm
giống cho số loci được khảo sát.
Khoảng cách di truyền của Nei (1987)
Khoảng cách di truyền đánh giá mức độ giống nhau (hoặc không giống nhau)

giữa hai hay nhiều quần thể bằng cách dựa trên tần số alen. Các số liệu được
tính toán trên phần mềm Popgene hoặc NTSYpc 2.02.
Tính đa dạng di truyền của các nhóm giống khác nhau về địa lý
Ngoài việc nhận dạng giống và đánh gía độ thuần của giống, chúng tôi đánh gía độ đa
dạng di truyền của các nhóm tiêu biểu cho các vùng địa lý khác nhau được ghi nhận
trong tập đoàn giống lúa địa phương, đồng thời qua đó tìm hiểu mức độ quan hệ thân
thuộc giữa các nhóm giống nầy để qua đó giúp các nhà chọn giống có cơ sở chọn các
giống làm cha mẹ trong các tổ hợp lai đạt hiệu quả cao. Các tham số liên quan để đánh
giá độ đa hình, số alen trung bình của mỗi locus và độ đa dạng di truyền.
Nội dung 2:
Thực hiện lai đơn, lai hồi giao cải tiến nhờ marker.
Bố mẹ và con lai được đánh giá kiểu hình theo phương pháp của Jagadish và ctv.
(2008). Vật liệu bố: Gayabeo, Hanareum, N22, Dular, Nipponbare. Vật liệu mẹ:
OM5930, AS996
Các giống cao sản được chọn làm mẹ và tái tục, các giống chịu nóng được chọn
làm bố.
Thực hiện lai tạo ra cây F
1
, sau đó cho hồi giao F
1
với giống tái tục để có BC
1
, tiếp
tục cho hồi giao với giống tái tục để có BC
2
. Mỗi lần hồi giao như vậy, con lai được đánh
giá kiểu hình phối hợp tính trạng nông học của mẹ và kiểm tra độ bạc bụng của bố; chọn
cá thể để lai với giống tái tục theo qui trình tạo dòng BC cải tiến của IRRI (nhờ marker
phân tử).
Phân lập DNA của các dòng lai theo phương pháp li trích Mini DNA, đáng giá chất

lượng DNA bằng phương pháp điện di agarose gel, DNA sau khi phân lập được phân
tích SSR, sản phẩm PCR (Polymerase Chain Reaction) được điện di trên gel
polyacrylamide và nhuộm bạc
Ly trích DNA
Phân tử DNA phục vụ cho yêu cầu phân tích PCR được chuẩn bị theo qui trình
simplified miniscale. Một mẫu lá tươi, non (2 cm) được thu và đặt trong ống nghiệm ly
tâm 1,5ml có đánh dấu, trong đá lạnh. Lá được nghiền trong cối và chày (Spot Test Plate
12
L
ni
N
l
li
∑
=
=
-Thomas Scientific) sau khi đã thêm vào 400 µl dung dịch đệm (50 mM Tris-HCl pH 8.0,
25mM EDTA, 300mM NaCl and 1% SDS). Nghiền mẫu đến khi dung dịch đệm có màu
xanh lá cây. Thêm 400µl dung dịch đệm rồi trộn đều. Chuyển 400 µl lysate vào ống
nghiệm có mẫu lá ban đầu. Lysate sẽ kích hoạt phản ứng tách protein nhờ cho vào 400µl
chloroform. Vật thể nổi (supernatant) được chuyển vào ống nghiệm mới (1.5 ml) và
DNA được kết tụ nhờ sử dụng cồn ethanol. Mẫu DNA được làm khô nhờ gió và ngưng
kết trong 50µl dung dịch đệm TE (10mM Tris-HCl pH 8.0, 1mM EDTA pH 8.0). Chúng
tôi sử dụng aliquot 1µl cho phân tích PCR. Mẫu DNA được tồn trữ trong tủ lạnh sâu
-20
o
C để sử dụng.
Xét nghiệm microsatellite
Khuếch đại PCR được thực hiện trong 10mM Tris-HCL (pH 8), 50mM KCl,
1.5mM MgCl

2
.1 đơn vị của TAKARA Taq, 4 nmol dNTP, 10pmol primer và 50ng
genomic DNA. Chu kỳ PCR: tách dây đôi ở 95
o
C trong 5 phút, theo sau là 35 chu kỳ
94
o
C trong 60 giây, 55
o
C trong 30 giây và 72
o
C trong 60 giây. Qúa trình kéo dài dây sau
cùng là 72
o
C trong 5 phút. Cho thêm vào 13µl dung dịch đệm (98% formamide, 10mm
EDTA, 0.025% bromophenol blue, 0.025% xylene cyanol) sau khi PCR. Đa hình trong
sản phẩm PCR được phát hiện nhờ thuốc nhuộm ethidium bromide sau khi điện di trên
5% agarose gel.
Khai thác BAC clone để thiết lập marker mới cho gen chịu nóng
Giải mã chuỗi trình tự DNA mục tiêu
Phân tích QTL
Phân tích marker đơn (SMA): Những khám phá đầu tiên của mô hình được căn cứ trên
hàm tuyến tính: Y
j
= µ + f(marker
j
) + ε
j
Trong đó Y
j

là giá trị của tính trạng đối với cá thể thứ j
th
, và µ là giá trị trung
bình của quần thể, f(marker
j
) là hàm số của kiểu gen marker, ε
j
là sai số
Thí dụ như một gen Q định vị gần marker A và tính trạng mục tiêu được điều
khiển bởi gen Q có thể được mô phỏng thông qua marker A: Y
j
= µ + f (A) + ε
j
Phân tích marker cách quãng (IMA): QTL liên kết với marker A có giá trị tái tổ hợp là r
1
QTL liên kết với marker B có giá trị tái tổ hợp là r
2
Mối quan hệ liên kết có giá trị tái tổ hợp
r = r
1
+ r
2
– 2r
1
r
2
Khi r có giá trị rất nhỏ, r = r
1
+ r
2

Vị trí của QTL được thể hiện bởi một vị trí tương đương với quãng giữa A và B
ρ = r
1
/ r
1 - ρ = r
2
/ r
LOD score:
Thông thường bản đồ QTL có ý nghĩa khi giá trị LOD ≥ 3.
Trắc nghiệm mức độ ý nghĩa:
Trong phương pháp SMA, khả năng thống kê được dựa trên phép thử t (t-test), phân tích
phương sai và trắc nghiệm mô phỏng theo dạng tuyến tính
13
Trong phương pháp bản đồ cách quãng (IMA: interval mapping analysis), khả năng
thống kê dựa trên một hệ phương trình tuyến tính với con lai hồi giao, đối thuyết H
0
= µ
1-
- µ
2
= 0 (không có ảnh hưởng QTL trong quãng), trắc nghiệm mô phỏng thông qua giá trị
“log likelihood”
Nội dung 3:
Phân tích tương tác kiểu gen và môi trường thông qua kết quả thí nghiệm trên nhiều địa
điểm cùng một lúc. Theo dõi biến động của nhiệt độ luc lúa trỗ, hai hợp phần quan trọng
của sự chắc hạt (grain filling): đó là GFR (grain filling rate: tốc độ tăng chất khô mỗi
ngày trên bông lúa) và GFD (grain filling duration: thời gian hạt vào chắc); và năng suất.
Phương pháp Eberhart và Russel (1966) và AMMI (IRRI 1998) được áp dụng trong
trường hợp này để xác định chỉ số ổn định và chỉ số thích nghi
18 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng

(Luận cứ rõ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu, thiết kế nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, kỹ
thuật sẽ sử dụng gắn với từng nội dung chính của đề tài; so sánh với các phương pháp giải quyết
tương tự khác và phân tích để làm rõ được tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo của đề tài)
Cách tiếp cận:
Phương pháp tiếp cận thứ nhất là phương pháp “genomics” với phân tích sự đóng
góp của các tính trạng có liên quan, theo mô hình QTL (quantitative trait loci). Hầu hết
các nghiên cứu về tính trạng chống chịu stress phi sinh học (abiotic stress) đều dựa trên
cơ sở phân tích QTL, với giá trị LOD ≥ 3,0. Tập trung xem xét năng suất, sự vào chắc
của hạt (grain filling) dưới điều kiện nhiệt độ nóng khác nhau. Sau đó, tiến hành thực
hiện các bước trong qui trình MAS (chọn giống nhờ marker phân tử) để tạo ra dòng lúa
triển vọng theo mục tiêu.
Phương pháp tiếp cận thứ hai là sáng tạo ra một kiểu biến dị mới có chức năng được
hiểu biết cặn kẽ trong phản ứng với nhiệt độ nóng. Đó là phương pháp chuyển gen -
tiềm năng để gắn vào cây mục tiêu một phổ rất rộng của các gen với khả năng điều tiết
một cách linh hoạt ở vị trí “up” hoặc “down” trong quá trình biến dưỡng kết hợp với hiện
tượng đáp ứng khi cây bị stress do nóng kéo dài. Phương pháp tiếp cận là “proteomics”,
xem xét biểu hiện của protein mục tiêu. Nhưng đây có thể là bước tiếp sau của đề tài
này.
- Phương pháp tiếp cận thứ ba là tin sinh học (bioinformatics) nhằm xác định các
gen ứng cử viên (candidate genes) thông qua dữ liệu của mạng quốc tế NCBI,
DDJB, Gramene, v.v…Sau đó, điều tra đa hình với các chỉ thị mới để thực hiện
fine mapping chặt chẽ hơn.
- Tiếp cận mạng GRAMENE để khai thác khoảng giữa với QTL đích: để xác định
chỉ thị phân tử cần thiết cho việc chọn giống lúa chịu nóng.
14
Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:
- Kết hợp giữa kỹ thuật MAS với phương pháp truyền thống để đánh giá vật liệu
giống. Sự phối hợp này sẽ giảm bớt công việc chi phí và thời gian. Cùng với kỹ
thuật MAS, thí nghiệm đánh giá giai đoạn sớm cũng được tiến hành đồng thời.
- Vật liệu gen để xác định nguồn được chuẩn bị sẵn từ nhiều năm trước và sẽ thu

thập thêm từ IRRI.
- Các giống mới ngoài việc đánh giá theo MAS, giai đoạn sớm trong phòng thí
nghiệm và đánh giá trong điều kiện tự nhiên, điều kiện gây nóng nhân tạo và
trong sản xuất thực tế.
Tính mới, tính độc đáo, tính sáng tạo:
Phương pháp kết hợp giữa công nghệ sinh học chưa được ứng dụng nhiều ở Việt
Nam. Nếu có giống mới từ đề tài cụ thể này sẽ mở ra triển vọng mới cho công tác
chọn tạo giống cây trồng chịu nóng ở nước ta.
19 Phương án phối hợp với các tổ chức nghiên cứu và cơ sở sản xuất trong nước
(Trình bày rõ phương án phối hợp: tên các tổ chức phối hợp chính tham gia thực hiện đề tài và nội
dung công việc tham gia trong đề tài, kể cả các cơ sở sản xuất hoặc những người sử dụng kết quả
nghiên cứu; khả năng đóng góp về nhân lực, tài chính, cơ sở hạ tầng-nếu có)
- Phối hợp với Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long trong việc ứng dụng công nghệ
sinh học cho việc đánh giá nguồn gen, xây dựng bản đồ di truyền. Đây là đơn vị có
nhiều hoạt động chuyên sâu trong việc ứng dụng công nghệ sinh học chọn tạo giống
cây trồng.
- Phối hợp với Viện KHKT Nông nghiệp Duyên Hải Nam Trung bộ trong việc đánh
giá vật liệu, giống trên vùng đất rất hay gặp hạn hán, đánh giá tiềm năng chịu nóng
của giống mới trong điều kiện thực tế.
20 Phương án hợp tác quốc tế (nếu có)
(Trình bày rõ phương án phối hợp: tên đối tác nước ngoài; nội dung đã hợp tác- đối với đối tác
đã có hợp tác từ trước; nội dung cần hợp tác trong khuôn khổ đề tài; hình thức thực hiện. Phân
tích rõ lý do cần hợp tác và dự kiến kết quả hợp tác, tác động của hợp tác đối với kết quả của Đề
tài )
21 Tiến độ thực hiện
Các nội dung, công việc
chủ yếu cần được thực hiện;
các mốc đánh giá chủ yếu
Kết quả phải
đạt

Thời gian
(bắt đầu,
kết thúc)
Cá nhân,
tổ chức
thực hiện*
Dự kiến
kinh phí
(triệu đồng)
1 2 3 4 5
6
15
1 Nội dung 1. Phân tích đa hình
các chỉ thị phân tử
Công việc 1. Chọn dòng, khảo sát
và đánh giá kiểu hình chống chịu
nóng của vật liệu nghiên cứu (từ 80
– 100 dòng)
Xácđịnh
được 5 dòng
cho gene mục
tiêu
5-7 dòng mẹ
cao sản (dòng
tái tục)
T1-6/2011 Bùi Chí Bửu,
Nguyễn Viết
Cường,
Trương Quốc
Ánh, Nguyễn

Thị Lang.
Viện KHKT
NN Miền
Nam
Viện Lúa ĐB
Sông Cửu
Long
Công việc 2. Đánh giá đa hình đa
dạng nguồn vật liệu bằng chỉ thị
thăm dò (từ 80 – 100 dòng)
Đa hình với
những chỉ thị
thăm dò.
T6-10/2011 Bùi Chí Bửu,
Trương Quốc
Ánh, Bùi Phú
Nam Anh, Lý
Hậu Giang,
Đậu Thị Kim
Dung. Viện
KHKT NN
Miền Nam
Công việc 3. Đánh giá đa dạng di
truyền các vật liệu nghiên cứu ứng
dụng marker SSR và chương trình
phần mền NTSYSpc.
Xác định
được đa dạng
di truyền của
các vật liệu

nghiên cứu
Phân tích đa
hình với 20-
25 SSRs
T8-12/2011 Bùi Chí Bửu,
Nguyễn Thị
Lang, Lý
Hậu Giang,
Bùi Phú Nam
Anh, Trương
Quốc Ánh.
Viện KHKT
NN Miền
Nam
Viện Lúa
ĐB Sông
Cửu Long
2 Nội dung 2. Xây dựng bản đồ
QTL

Quần thể
BC
2
F
2
, BC
2
F
3
1 tổ hợp lai

BC, 20 tổ hợp
lai đơn.
Kết quả đánh
giá kiểu hình
trên đồng
ruộng và
trong
phytotron
16
Công việc 1. Lai tạo các tổ hợp lai
hồi giao và lai đơn
Quần thể
BC2F2 và
BC2F3 (1 tổ
hợp lai BC,
20 tổ hợp lai
đơn)
T1/2012-
T12/2012
Bùi Chí Bửu,
Nguyễn Viết
Cường,
Nguyễn Thị
Lang, Trương
Quốc Ánh.
Viện KHKT
NN Miền
Nam, Viện
Lúa Đồng
bằng Sông

Cửu Long
Công việc 2. Đánh giá hiểu hình
trên đồng ruộng và trong phytotron
200 dòng tổ
hợp BC và 20
tổ hợp lai đơn
T1/2012
-T12/2012
Bùi Chí Bửu,
Nguyễn Thị
Lang,
Nguyễn Viết
Cường, Lý
Hậu Giang
Bùi Phú Nam
Anh, Trương
Quốc Ánh,
Lê Công
Thiện
Viện KHKT
NN Miền
Nam, Viện
Lúa Đồng
bằng Sông
cửu Long
Công việc 3. Xây dựng bản đồ liên
kết di truyền. Phân tích QTLs tính
trạng chống chịu nóng (200 mẫu)
1 bản đồ
QTL chịu

nóng có tổng
số chiều dài
1.500-2.000
cM; khoảng
cách trung
bình giữa hai
marker là 20
cM
T9/2012-
3/2013
Bùi Chí
Bửu, Nguyễn
Thị Lang,
Trương Quốc
Ánh, Lý Hậu
Giang, Bùi
Phú Nam
Anh. Viện
KHKT NN
Miền Nam
Viện Lúa ĐB
Sông Cửu
Long
Công việc 4. Fine mapping QTL
mục tiêu
Xác định ít
nhất 2 chỉ thị
liên kết chặc
với QTL mục
tiêu

T3-6/2013 Bùi Chí Bửu,
Nguyễn Thị
Lang, Lý
Hậu Giang,
Trương Quốc
Ánh.
17
Viện Lúa ĐB
Sông Cửu
Long
Viện KHKT
NN Miền
Nam
4 Nội dung 3. Chọn lọc giống lúa
chống chịu nóng bằng chỉ thị
phân tử
Xác định
được 1-2
dòng lúa
chống chịu
nóng (ở mức
khảo nghiệm
hoặc sản xuất
thử)
Công việc 1. Thí nghiệm đánh giá
các dòng lúa mang gene chống
chịu nóng triển vọng.
Xác định
được 1-2
dòng lúa

chống chịu
nóng
T1-4/2014 Nguyễn Thị
Lang, Lưu
Văn Quỳnh,
Lê Công
Thiện, Lý
Hậu Giang,
Trương Quốc
Ánh. Viện
KHKT NN
Miền Nam
Viện Lúa
ĐBSCL,
Viện KHKT
Nông nghiệp
Duyên hải
Nam Trung
Bộ
Công việc 2. Khảo nghiệm các
dòng triển vọng trên các vùng sinh
thái
Phát triển 4-6
dòng và lai
tạo 10-15
quần thể lúa
chịu nóng
T4-12/2014 Nguyễn Thị
Lang, Lưu
Văn Quỳnh,

Lê Công
Thiện, Lý
Hậu Gaing,
Trương Quốc
Ánh. Viện
KHKT NN
Miền Nam
Viện Lúa
ĐBSCL
Viện KHKT
Nông nghiệp
Duyên Hải
Nam Trung
bộ
18
* Ch ghi nhng cỏ nhõn cú tờn ti Mc 12
III. SN PHM KH&CN CA TI
22 Sn phm KH&CN chớnh ca ti v yờu cu cht lng cn t (Lit kờ theo dng sn
phm)
Dng I: Mu (model, maket); Sn phm (l hng hoỏ, cú th c tiờu th trờn th trng); Vt liu;
Thit b, mỏy múc; Dõy chuyn cụng ngh; Ging cõy trng; Ging vt nuụi v cỏc loi khỏc;
S
TT
Tên sản phẩm cụ thể và
chỉ tiêu chất lợng chủ yếu
của sản phẩm
Đơn
vị đo
Mức chất lợng
Dự kiến

số lợng/
quy mô
sản phẩm
tạo ra
Cần
đạt
Mẫu tơng tự
(theo các tiêu chuẩn mới
nhất)
Trong nớc Thế giới
1 2 3 4 5 6 7
1 Ging lỳa ngn ngy chng
chu núng
Ging TGST
<100
ngy
> 6
tn/ha
Chu
núng
Nng sut
>10-15% so
vi ging lỳa
ph bin
trong kiu
kin núng
(37-40
o
C)
X 1 2 ging

(Kho nghim
quc gia v
sn xut th)
22.1 Mc cht lng cỏc sn phm (Dng I) so vi cỏc sn phm tng t trong nc v nc
ngoi (Lm rừ c s khoa hc v thc tin xỏc nh cỏc ch tiờu v cht lng cn t ca cỏc sn
phm ca ti)
Ging lỳa mi ngn ngy, chu núng phi cho nng sut cao hn so vi cỏc ging lỳa ph
bin trong iu kin núng, cht lng chp nhn.
Dng II: Nguyờn lý ng dng; Phng phỏp; Tiờu chun; Quy phm; Phn mm mỏy tớnh; Bn v
thit k; Quy trỡnh cụng ngh; S , bn ; S liu, C s d liu; Bỏo cỏo phõn tớch; Ti liu d
bỏo (phng phỏp, quy trỡnh, mụ hỡnh, ); ỏn, qui hoch; Lun chng kinh t-k thut, Bỏo cỏo
nghiờn cu kh thi v cỏc sn phm khỏc
TT Tờn sn phm Yờu cu khoa hc cn t Ghi chỳ
1 2 3 4
Bn QTLs liờn quan tớnh
chng chu núng ca cõy
lỳa
Phi cú giỏ tr lm c s chn dũng/ging
trong chng trỡnh lai to
Phi c dựng nh l d liu chung
Dng III: Bi bỏo; Sỏch chuyờn kho; v cỏc sn phm khỏc
S Tờn sn phm Yờu cu khoa hc cn t D kin ni cụng b Ghi chỳ
19
TT (Tp chớ, Nh xut bn)
1 2 3 4
1 2 Bi bỏo
01 bi bỏo
Nờu c tớnh mi v kh
nng ng dng
Nờu kt qu c th( ging

mi)
NN&PTNT
Tp chớ Quc t
02 bi
01 bi
22.2 Trỡnh khoa hc ca sn phm (Dng II & III) so vi cỏc sn phm tng t hin cú
(Lm rừ c s khoa hc v thc tin xỏc nh cỏc yờu cu khoa hc cn t ca cỏc sn phm ca
ti)
Cỏc bi bỏo phi cú giỏ tr tham kho tt, lm t liu tham kho cho cỏc ti tng t
22.3 Kt qu tham gia o to trờn i hc
S
T
T
Cp o to S lng Chuyờn ngnh o to Ghi chỳ
Thc s 01 Cụng ngh sinh hc
22.4 Sn phm d kin ng ký bo h quyn s hu cụng nghip, quyn i vi ging cõy trng:
23 Kh nng ng dng v phng thc chuyn giao kt qu nghiờn cu
23.1 Kh nng v th trng (Nhu cu th trng trong v ngoi nc, nờu tờn v nhu cu khỏch
hng c th nu cú; iu kin cn thit cú th a sn phm ra th trng?)
Do nh hng ca bin i khớ hu, nhu cu v ging lỳa chu núng l rt ln nc ta, nht l
cỏc tnh ụng Nam B v Duyờn hi Nam Trung b. Kh nng ng dng l c th. Cn cú tuyờn
truyn, qung bỏ, trỡnh din trờn rung ngi trng lỳa trc tip th v quan sỏt trc khi h s
dng ging lỳa mi.
23.2 Kh nng v ng dng cỏc kt qu nghiờn cu vo sn xut kinh doanh (Kh nng cnh
tranh v giỏ thnh v cht lng sn phm)
Hin cú nhiu cụng ty ging cõy trng yờu cu cú ging nh yờu cu ca ti. Nu cú ging lỳa
chu núng tt, kh nng liờn kt rt hin thc.
23.3 Kh nng liờn doanh liờn kt vi cỏc doanh nghip trong quỏ trỡnh nghiờn cu
Cỏc cụng ty cú th tham gia phn trỡnh din v sn xut th vi mc ớch t kim tra ỏnh giỏ
ging mi.

23.4 Mụ t phng thc chuyn giao
(Chuyển giao công nghệ trọn gói, chuyển giao công nghệ có đào tạo, chuyển giao theo hình thức trả
dần theo tỷ lệ % của doanh thu; liên kết với doanh nghiệp để sản xuất hoặc góp vốn-với đơn vị phối
hợp nghiên cứu hoặc với cơ sở sẽ áp dụng kết quả nghiên cứu- theo tỷ lệ đã thoả thuận để cùng triển
khai sản xuất; tự thành lập doanh nghiệp trên cơ sở kết quả nghiên cứu tạo ra, )
20

Phng thc chuyn giao s thc hin theo cỏch liờn doanh, liờn kt, giao c quyn phõn phi theo
vựng.
24
Phm vi v a ch (d kin) ng dng cỏc kt qu ca ti
Ch yu cho vựng lỳa ụng Nam B v Duyờn Hi Nam trung B.
25 Tỏc ng v li ớch mang li ca kt qu nghiờn cu
25.1 i vi lnh vc KH&CN cú liờn quan
(Nờu những dự kiến đóng góp vào các lnh vc khoa hc cụng ngh trong nc v quc t)
úng gúp thờm vo d liu gen chng chu núng vn ang rt thiu trong cỏc chng trỡnh nghiờn
cu ging lỳa chu núng hin nay. úng gúp d liu v ngun vt liu gene lỳa ca Vit Nam
25.2 i vi t chc ch trỡ v cỏc c s ng dng kt qu nghiờn cu
C s s cú thờm ngun vt liu chn to ging lỳa chu núng, kinh nghim phi hp gia hai
phng phỏp hin i v truyn thng, tng hiu qu chn lc ci thin ging lỳa.

25.3 i vi kinh t - xó hi v mụi trng
(Nêu những tác động dự kiến của kết quả nghiên cứu đối với sự phát triển kinh tế - xã hội v mụi
trng)
- Ging mi s gúp phn a dng húa ngun ging, hn ch ri ro, tng thu nhp cho b con
nụng dõn trng lỳa trong iu kin khc nghit ca thi tit.
21
V. NHU CẦU KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ
(Giải trình chi tiết xin xem phụ lục kèm theo)
Đơn vị tính: Triệu đồng

26 Kinh phí thực hiện đề tài phân theo các khoản chi
Nguồn kinh phí Tổng số
Trong đó
Trả công
lao động
(khoa
học, phổ
thông)
Nguyên,
vật liệu,
năng
lượng
Thiết
bị, máy
móc
Xây
dựng,
sửa
chữa
nhỏ
Chi khác
1 2 3 4 5 6 7 8
Tổng kinh phí 2.350 801,200 1,020,55
8
20,000 40,000 468,242
Trong đó:
1 Ngân sách SNKH:
- Năm thứ nhất:
- Năm thứ hai:
- Năm thứ ba:

- Năm thứ tư:
700
600
600
450
145,000
399,900
72,000
184,300
398,612
83,412
411,312
127,222
20,000
0
0
0
10,000
10,000
10,000
10,000
126,388
106,688
106,688
128,478
2 Nguồn tự có của cơ quan
3 Nguồn khác
(vốn huy động, )
Đối với Đề tài thuộc Chương trình KH&CN cấp Nhà nước
Ngµy 30 th¸ng 7 n¨m 2010. Ngµy 30 th¸ng 7 n¨m 2010.

Chñ nhiÖm §Ò tµi
(Hä, tªn vµ ch÷ ký)
BÙI CHÍ BỬU
Tổ chức chñ tr× §Ò tµi
(Hä, tªn, ch÷ ký, ®ãng dÊu)
Ngµy th¸ng n¨m 20 Ngµy th¸ng n¨m 20
Bộ Khoa học và Công nghệ
(Hä, tªn, ch÷ ký, ®ãng dÊu)
Đại diện Ban chủ nhiệm chương trình
(Hä, tªn, ch÷ ký, ®ãng dÊu)
22
23