Đánh giá nguồn gen và chọn tạo giống lúa nếp cẩm năng suất cao, chất lượng tốt, kháng bẹnh bạc lá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI




VŨ MẠNH DẦN



ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA
NẾP CẨM NĂNG SUẤT CAO, CHẤT LƯỢNG TỐT,
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ





LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP




HÀ NỘI – 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



VŨ MẠNH DẦN

ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA
NẾP CẨM NĂNG SUẤT CAO, CHẤT LƯỢNG TỐT,
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ



LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP


Chuyªn ngµnh : Di truyền và chọn giống cây trồng
M· sè : 60.62.05


Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN

HÀ NỘI - 2012
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam oan ây là công trình do thc tôi ch trì và thc hin
chính. Nhng kt qu nghiên cu trong lun văn này là trung thc và chưa
tng ưc s dng  bo v mt hc v nào.
Tôi xin cam oan rng mi s giúp  cho vic thc hin lun văn này
ã ưc cm ơn và các thông tin trích dn trong lun văn này ã ưc ch rõ
ngun gc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Tác giả luận văn





Vũ Mạnh Dần















Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

ii

LỜI CẢM ƠN

 hoàn thành lun văn này tôi ã nhn ưc s giúp  ca các cơ
quan, các thy, các cô, bn bè ng nghip và gia ình.
Trưc tiên tôi xin bày t lòng bit ơn chân thành ti PGS.TS Phan Hu
Tôn ã tn tình giúp , hưng dn, óng góp nhiu ý kin quý báu trong quá
trình thc hin và hoàn thin lun văn.
Tôi xin gi li cám ơn ti Th.S Tng Văn Hi và các quý thy cô trong
B môn Công ngh sinh hc ng dng ã to iu kin cho tôi thc hin các
thí nghim ca  tài.
Tôi xin chân thành cm ơn GS.TS Nguyn Văn ĩnh và các thy cô
Vin ào to sau i hc - Trưng i hc Nông nghip Hà Ni ã nhit tình
giúp  và to mi iu kin thun li trong thi gian hc tp cũng như khi
hoàn thành và báo cáo lun văn.
Cám ơn các nhà khoa hc trong ngành, các bn bè ng nghip và gia
ình ã ng viên và to mi iu kin giúp  tôi bo v lun văn này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Tác giả luận văn





Vũ Mạnh Dần

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU viii

I. MỞ ĐẦU 1

1.1. Tính cp thit ca  tài 1

1.2. Mc ích 2

1.3. Yêu cu 2

1.4. Ý nghĩa khoa hc và thc tin ca  tài 2

II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1. Ngun gen cây lúa và vn  bo qun ngun gen cây lúa 3

2.1.1. Hin trng và vic s dng ngun gen lúa a phương 3

2.1.2. Hin trng và vic s dng ngun gen lúa np cm 6

2.2. Nghiên cu v cht lưng go 8

2.2.1. Nghiên cu v tính trng mùi thơm 8

2.2.2. Nhit  hóa h và  phá hy kim 12

2.2.3. Chiu dài, rng và t l dài/rng ca ht 13

2.3. Nghiên cu v bnh bc lá 14

2.3.1. Tình hình nghiên cu bnh bc lá lúa trong và ngoài nưc 14

2.3.2.Tác hi ca bnh bc lá lúa 16

2.3.3. Triu chng bnh bc lá lúa 17

2.3.4. Nguyên nhân gây bnh bc lá lúa 18

2.3.5. Quy lut phát sinh phát trin và các yu t nh hưng ti s phát sinh
phát trin ca bnh bc lá 19

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

iv

2.3.6. Bin pháp phòng tr bnh bc lá lúa 20

2.3.7. Cơ s khoa hc ca chn ging lúa kháng bnh bc lá 21

III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.1. Vt liu, a im và thi gian nghiên cu 30

3.1.1. Vt liu nghiên cu 30

3.1.2. Thi gian và a im nghiên cu 32

3.2. Ni dung nghiên cu 32

3.3. Phương pháp nghiên cu 32

3.3.1. Thí nghim ngoài ng rung 32

3.3.2. Phương pháp ánh giá mt s c im nông sinh hc quan trng 33

3.3.3. Các thí nghim trong phòng 35

3.4. X lý s liu 42

IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

4.1. S phn ng vi  dài chiu sáng trong ngày 43

4.2. Kt qu ánh giá các c im nông sinh hc 43

4.2.1. Thi gian qua các giai on sinh trưng 43

4.2.2. Chiu cao cây, chiu dài bông,  thoát c bông,  cng cây 46

4.2.3. Kh năng  nhánh, t l nhánh hu hiu 49

4.2.4. Năng sut và các yu t cu thành năng sut 51

4.3. Kt qu ánh giá cht lưng 55

4.3.1. Kt qu kim tra cht lưng thương trưng ca go 55

4.3.2. Kt qu ánh giá mùi thơm và kh năng mang gen mùi thơm 59

4.4. Kt qu ánh giá kh năng kháng bnh bc lá 62

4.4.1. Kt qu lây nhim nhân to 62

4.4.2. Kt qu PCR kim tra gen kháng bnh bc lá 65

4.4.3. So sánh kt qu PCR vi kt qu lây nhim nhân to 68

4.5. Kt qu chn lc ngun vt liu 71

4.5.1. Kt qu chn lc ngun vt liu cht lưng tt 72

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

v

4.5.2. Kt qu chn lc ngun vt liu kháng bnh bc lá 72

V . KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74

5.1 Kt lun 74

5.2.  ngh 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bng Trang


3.1. Chng vi khun (race) ưc phân lp và s dng 30

4.1. Thi gian sinh trưng các mu ging lúa v xuân 2011 44

4.2. Chiu cao cây, chiu dài bông,  thoát c bông và  cng cây 46

v xuân 2011 46

4.3. S nhánh ti a, s nhánh hu hiu, t l nhánh hu hiu 50

các mu ging v xuân 2011 50

4.4. Năng sut và các yu t cu thành năng sut 52

ca các mu ging v xuân 2011 52

4.5. Chiu dài, chiu rng ht go và t l dài/rng 56

ca các mu ging lúa 56

4.6. Nhit  hóa h và  phá hy kim các mu ging 58

4.7. So sánh kt qu ánh giá mùi thơm bng phương pháp s dng
KOH 1,7% và kt qu kim tra gen fgr bng phương pháp PCR 62

4.8. Phn ng ca dòng ng gen vi các chng vi khun 63

4.9. T l R/M/S theo tng chng vi khun vi các mu ging lúa 65

4.10. So sánh kt qu xác nh gen kháng bng PCR 69

và kt qu lây nhim nhân to ca các mu ging lúa 69

4.11. c im ca 3 mu ging cht lưng tt ưc chn 72

4.12. c im ca 5 mu ging kháng bc lá ưc chn 73


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

STT Tên hình Trang


2.1. Hot ng ca b 4 mi ưc mô t trong nghiên cu 12

ca Bradburry và cng s (2005) 12

4.1. Phn ng ca các ging vi KOH 1,7% 59

4.2. in di sn phm PCR xác nh mu ging mang gen thơm fgr 61

4.3. Kt qu lây nhim nhân to trên i chng IR24 63

4.4. Kt qu lây nhim nhân to trên i chng IRBB4 64

4.5. Kt qu lây nhim nhân to trên i chng IRBB5 64

4.6. Kt qu lây nhim nhân to trên i chng IRBB7 64

4.7. in di sn phm PCR phát hin gen Xa4, s dng cp mi MP2 66

4.8. in di sn phm PCR phát hin gen Xa7, s dng cp mi P3 67

4.9. in di sn phm PCR phát hin gen xa5, s dng cp mi
RG556 trưc ct enzym DraI 67

4.10. in di sn phm PCR phát hin gen xa5, s dng cp mi
RG556 sau khi ct enzyme DraI 68

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

- BAC: Bacterial Artificial Chromosome - nhim sc th nhân to ca vi
khun.
- BAD2: Enzyme betaine aldehyde dehydrogenase 2.
- EAP: External antisense primer - mi ngoi biên ca cp mi phát hin
gen fgr.
- ESP: External sense primer- mi ngoi biên ca cp mi phát hin gen
fgr.
- GBSS: Grainule bound starch synthase - enzyme tng hp amylose
- IFAP: Internal fragrant antisense primer - mi ni biên ca cp mi
phát hin gen fgr.
- INSP: Internal non-fragrant sense primer- mi ni biên ca cp mi
phát hin gen fgr.
- IRRI: International Rice Research Institute - Vin nghiên cu lúa quc
t
- NST: Nhim sc th.
- PCR: Polymerase chain reaction - phn ng chui trùng hp, kĩ thut
ch th phân t nhm nhân mt on DNA ã bit trưc trình t.
- RFLP: Restriction fragment length polymorphism - s a hình v chiu
dài ca nhng on ct gii hn.
- SNPs: Single nucleotide polymorphisms - hin tưng a hình ơn
nucleotide.
- SSRs: simple sequence repeats - k thut ch th phân t nhm nhân
hoc lai các on lp DNA lp i lp li trong genome

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

1

I. MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Go np cm có màu en (go en) còn gi là b huyt m, là loi go có
hàm lưng giá tr dinh dưng cao như: Hàm lưng protein trong go np cm
cao hơn 6,8%, cht béo cao hơn 20% so vi go khác, ngoài ra trong go np
cm còn cha carotin, 8 loi axít amin (đặc biệt là Anthocyanin) và các nguyên
t vi lưng (st, km) cn thit cho cơ th (United Press International - UPI,
2010). Hin nay go np cm còn ưc dùng trong vic to ra các thương hiu
rưu ni ting, ưc ví như là mt siêu thc phm, có tác dng chng ung thư
(Hiệp hội hóa học quốc gia Mỹ tại Boston, 2010) cũng như các bnh liên quan
n tim mch (Giáo sư David Capuzzi thuộc Trung tâm Y tế Jefferson Myrna tại
Philadelphia, Mỹ, 2010). Tuy vy các ging lúa np cm hin nay còn rt ít,
năng sut không cao, hoc ã b thoái hóa làm gim cht lưng…. Do vy cn
to ra ging lúa np cm năng sut cao, cht lưng tt, chng chu tt vi sâu
bnh, c bit là bnh bc lá là vic làm rt ưc quan tâm hin nay.
Thành công ca công tác chn to ging ph thuc rt nhiu s a
dng, phong phú ca vt liu khi u.Vt liu khi u càng nhiu và cht
lưng càng tt, cơ hi  to ra ging mi càng nhanh.Vit Nam là mt trong
nhng trung tâm khi nguyên ca cây lúa nên qu gen hay ngun gen vô cùng
phong phú. c bit  nưc ta cũng tn ti rt nhiu ging lúa np cm c
sn, có nhng tính trng nông sinh hc quý, chng chu tt vi sâu bnh và là
vt liu rt quý cho công tác chn to ging.Th nhưng do không ưc quan
tâm úng mc, do sc ép ca s gia tăng dân s, cùng vi quá trình hi nhp,
và cũng do tp quán canh tác thay i…ã làm ngun gen np cm b mt dn
i. Do vy vic thu thp, bo tn, ánh giá khách quan và chính xác ngun

gen lúa np cm là rt cn thit, qua ó giúp các nhà chn to ging nh
hưng cho vic chn to sau này.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

2

 góp phn vào vic chn to ging lúa np cm, ưc s cho phép
ca khoa Sau i hc, B môn Công ngh sinh hc ng dng - khoa Công
ngh sinh hc, dưi s hưng dn ca PGS.TS Phan Hu Tôn, chúng tôi tin
hành thc hin  tài: “Đánh giá nguồn gen và chọn tạo giống lúa nếp cẩm
năng suất cao, chất lượng tốt, kháng bệnh bạc lá”.
1.2. Mục đích
- ánh giá mt s c im nông sinh hc; ánh giá cht lưng, kh
năng mang gen quy nh mùi thơm fgr; kh năng kháng và mang gen kháng
bnh bc lá Xa4, xa5, Xa7 trong tp oàn mu ging lúa np cm;
- Xây dng cơ s d liu v ngun gen các mu ging lúa np cm phc
v công tác chn to ging mi;
- Tuyn chn mt s mu ging có phm cht tt, kh năng kháng bnh
bc lá và năng sut cao.
1.3. Yêu cầu
- ánh giá các c im nông sinh hc quan trng và năng sut;
- ánh giá các ch tiêu cht lưng;
- Xác nh các mu ging có cha gen kháng bnh bc lá và gen mùi
thơm bng k thut PCR;
- Tin hành lây nhim nhân to và ánh giá kh năng kháng nhim ca
các ging nghiên cu.
- Tuyn chn mt s mu ging phm cht tt, kh năng kháng bc lá
và có tim năng năng sut cao.
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- ánh giá ưc ngun gen tp oàn các mu ging lúa np cm có các

c im nông sinh hc làm vt liu phc v công tác lai to;
- Xây dng ưc cơ s d liu, t ó  s dng cho các mc ích
sau này.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

3

II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Nguồn gen cây lúa và vấn đề bảo quản nguồn gen cây lúa
Cây lúa ưc xem như là cây trng u tiên trên th gii ưc công b
hoàn thành c chui ký t DNA, ó là bn  ca mi gen nh v trên 12
nhim sc th ã ưc xác nh (Phan Hu Tôn và cs, 2005). Vi h gen
phong phú Indica: 45.000 - 56.000 gen, Japonica 32.000 - 50.000 gen (2003),
ây là ngun vt liu khi u quan trng  các nhà chn ging tin hành lai
to ging mi.
2.1.1. Hiện trạng và việc sử dụng nguồn gen lúa địa phương
2.1.1.1. Đặc điểm của lúa địa phương
Các ging lúa a phương ưc hình thành do quá trình chn lc t
nhiên và nhân to trong iu kin a phương, do vy chúng có mt s c
im cơ bn, ó là: cho năng sut n nh do thích nghi cao vi iu kin a
phương, có tính chng chu tt vi mt s sâu bnh nguy him và iu kin
bt thun ca t nhiên. Trong qun th các ging lúa a phương tn ti rt
nhiu gen quý như: các gen quy nh tính kháng bnh, gen quy nh mùi
thơm… Bên cnh ó có mt s nhưc im như thi gian sinh trưng dài,
năng sut chưa cao…
2.1.1.2. Hiện trạng và việc sử dụng nguồn gen địa phương
Ngun gen cây trng ca Vit Nam rt phong phú. Theo thng kê nưc
ta có ti 1810 ging ngô, 75 ging khoai lang, 33 ging ay, 114 ging lc,

224 ging u , 48 ging dâu… Là mt trong nhng cái nôi ca cây lúa
nưc, c nưc có 2000 ging lúa c truyn, trong ó có 206 ging lúa np.
Theo Nguyn Th Trâm (1998) [20] cho rng ti Vit Nam qua kho sát v
ngun gen cây lúa cho thy có 5 loi lúa di mc  các vùng Tây Bc, Nam
Trung B, Tây Nguyên và ng bng sông Cu Long. Hin vn còn nhng
loài lúa hoang di trong t nhiên, qua quá trình chn lc, trng cy hàng
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

4

nghìn i nên có kh năng thích nghi và chu ng tt vi môi trưng ng
rung. ây thc s là qu gen phong phú, a dng, mt ngun gen ht sc
quý giá.
Tháng 1 năm 2001, tp oàn thương mi nông nghip Syngenta công b
vic hoàn thành c chui ký t gennom cây lúa, mt công trình mang tính hp
tác quc t vi khong 50.000 gen. B gennom cây lúa có 12 nhim sc th,
bao gm 430 triu cp base ca phân t DNA. Trung bình mi gen có khong
3.000bp. Ngun gen phong phú này ch yu tn ti trong các ging lúa a
phương có thích nghi cao vi các iu kin t nhiên nhưng còn có mt s c
im như: thi gian sinh trưng dài, năng sut chưa cao…Do vy các ging a
phương dn ưc thay th bng các ging lúa lai có năng sut cao hơn. Vn 
t ra cho toàn nhân loi là phi thưng xuyên tin hành ánh giá, thu thp và
bo qun ngun gen, dùng các bin pháp k thut thích hp  lai to ging mi
da trên nhng tính trng tt ca các ging a phương.
IRRI ã hp tác chính thc vi Vit Nam t năm 1975 trong chương
trình th nghim ging lúa quc t (IRTP) trưc ây và nay là chương trình
ánh giá ngun gen cây lúa (INGER). Trong quá trình hp tác, Vit Nam ã
nhn ưc 279 tp oàn lúa gm hàng ngàn mu ging mang nhiu c im
nông sinh hc tt, năng sut cao, cht lưng tt, chng chu sâu bnh và iu
kin ngoi cnh bt thun.

Vit Nam ã tin hành công tác bo tn ngun gen t nhng năm 1987,
kt qu ã bo tn và lưu gi ưc trên 13.500 ging thc vt ti Trung tâm
tài nguyên thc vt (Lưu Ngc Trình, 2000), trên 450 ging lúa có kh năng
chu hn, chu úng ngp và chng chu sâu bnh tt (Trn Duy Quý, 2000),
trên 480 ging cây ăn qu và rau (Vũ Mnh Hi, 2000).
2.1.1.3. Các hướng sử dụng nguồn gen lúa địa phương
Bng nhiu phương pháp khác nhau và tùy vào tng iu kin c th,
ngưi ta có nhiu cách  s dng ngun gen a phương làm sao  t kt
qu tt nht.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

5

- Dùng phương pháp chn lc trc tip: T qun th a phương, các
nhà khoa hc tin hành chn lc trc tip bng cách chn nhng cá th tt
nht vi kiu sinh thái a lý và gây thành ging mi. Ví d: Mc tuyn ưc
chn t ging Mc Khâm (Nguyn Văn Hin và cs, 2002) [6].
- Dùng trong các t hp lai: Các nhà khoa hc s dng các ging lúa
a phương có giá tr thương phm tt như chng chu sâu bnh, chng chu
tt vi iu kin ngoi cnh, mang gen mùi thơm  lai vi các ging khác có
tình trng b sung như: như thi gian sinh trưng ngn, năng sut cao nhm
to ging mi. VD: NN8×813 to ra ging NN75-1: cơm trng, ngon [17].
- Dùng phương pháp gây t bin: Các ging lúa a phương mang tính
trng quý nhưng còn có nhưc im ưc s dng làm vt liu gây t bin
nhm ci tin tính trng mong mun. Ví d: ã gây t bin to ưc dòng
Np cái hoa vàng va mang gen mùi thơm, va cy ưc c hai v, khc phc
ưc nhưc im phn ng vi ánh sáng ngày ngn, d …
Th gii ã quan tâm n vic bo tn qu gen cây trng nói chung và
cây lúa nói riêng t nhiu thp k trưc. Ngay t năm 1924, Vin nghiên cu
cây trng Liên xô cũ (Vir) ưc thành lp mà nhim v chính là thu thp, ánh

giá và bo qun ngun gen cây trng. Theo s liu ã công b thì ngân hàng gen
ca Vin bo tn có ti 150000 mu ging cây trng và cây thân di ưc thu
thp và cung cp min phí cho các chương trình hp tác [8].
n thp k 60 nhiu Vin nghiên cu cây trng và Trung tâm nghiên
cu Quc T ưc thành lp như Trung tâm nghiên cu Ngô và Lúa mì Quc
t CIMMYT, Trung tâm khoai tây và cây có c Quc t CIP, Vin nghiên cu
lúa Quc t IRRI
Vin nghiên cu lúa Quc t IRRI ưc thành lp năm 1962 ã tin hành
thu thp ngun gen cây lúa phc v cho công tác ci tin ging lúa và n năm
1977 chính thc khai trương ngân hàng gen cây lúa Quc t IRG (Internotional
Ricl Genbank). Ti ây mt tp oàn lúa t 110 quc gia trên Th gii ưc thu
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

6

thp, ánh giá mô t, bo tn. Trong b sưu tp ó có ti hơn 80.000 mu, trong
ó các ging lúa trng Châu Á O.Sativa chim ti 95%, Oryzae Glaberrima
1,4%, có 21 loài hoang di chim 2,9%. Hin nay còn 2.194 mu ang  thi kỳ
nhân ht chun b ăng ký vào ngân hàng gen cây lúa [8].
IRRI ã hp tác chính thc vi Vit Nam t năm 1975 trong chương
trình th nghim ging lúa Quc t (IRRI) trưc ây và nay là chương trình
ánh giá ngun gen cây lúa (INGER). Trong quá trình hp tác, Vit Nam ã
ghi nhn ưc 297 tp oàn ging lúa gm hàng ngàn mu ging mang nhiu
c im nông sinh hc tt, năng sut cao, cht lưng tt, chng chu sâu
bnh và iu kin ngoi cnh bt thun như hn, úng, chua, mn, phèn [8].
Theo nhn nh ca Lưu Ngc Trình (1977), trên lãnh th Vit Nam có
14.600 loi thc vt bc cao, trong ó ang khai thác s dng 700 loài thuc
10 chi thc vt. Ti ngân hàng gen Quc gia ã thu thp bo qun 1.300 mu
ging lúa, 8.000 mu cây trng nông nghip ngn ngày. Trong thi kỳ trưc
mt, ngân hàng gen các cây trng bng ht s tăng s lưng mu ging lên

6.500. ây là ngun vt liu khi u quan trng  các nhà chn ging tin
hành lai to ging mi.
Năm 1988, Vin cây lương thc và cây thc phm ã thu thp ti
3.691 ging lúa, trong ó 3.186 mu thu t 30 nưc khác nhau trên Th gii,
500 mu ging a phương.
Ti khu vc ng Bng Sông Cu Long, t kho sát năm 1992 ã
thu v 1447 mu ging lúa a phương, trong ó 1.335 ging mùa trung và
mun, 112 ging mùa sm, 50 ging lúa ni và 4 loài lúa hoang di (Bùi Chí
Bu và cng s 1992).
2.1.2. Hiện trạng và việc sử dụng nguồn gen lúa nếp cẩm
Lúa np cm là ging lúa np Cm nương a phương ưc ngưi nông
dân chn lc và  ging, là loi go c trưng ca min núi Tây Bc, hin
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

7

nay vn ang ưc trng ti mt s nơi như: huyn Nho Quan tnh Ninh Bình,
huyn Bo Thng tnh Lào Cai, huyn à Bc tnh Hoà Bình, vùng ng
bng sông Cu Long vi 2 tnh Long An và Cn Thơ.vv… và ưc lưu tr ti
Ngân hàng Gen Cây trng Quc gia. T ngân hàng Gen ưc các ơn v cơ
quan s dng làm ngun vt liu khi u trong công tác lai to hay phc
tráng li các ging có c im, tính trng quý [54].
Các ging lúa np cm phin lá có sc tím  mép, lá nhn hoc  ph
lông trên phin lá màu xanh trung bình hay dy tùy ging, b lá mu tím, góc
lá ngang hoc ng.
Ht thóc to, trung bình tùy ging, ht bu, dài, không có râu hoc có
râu màu tím, v tru khía nâu, có lông ngn trên v tru, m ht thóc màu tím
hay màu vàng, mày vàng, v la màu tím [54].
Kh năng  nhánh trung bình, cây cng trung bình, ít sâu bnh, chu
hn tt, thích hp vi chân t tt, t dc, có thi gian sinh trưng khá dài.

Yu t quan trng nht và to nên thương hiu cho Np Cm bi giá tr
dinh dưng ca nó có cha khong 70% tinh bt, vi hàm lưng cht khoáng
n tưng vi t l ng cha 24ppm, km 23.6, st 16.2 Ngoài ra trong go
Cm cha nhiu axítamin mà c bit trong v Np Cm ưc các nhà khoa
hc M chng minh có cha lưng ln axit amin Anthocyanin có kh năng
chng oxi hoá, chng viêm nhim hn ch s phát trin ca t bào ung thư.
Ngoài ra ăn go np Cm kt hp vi mt s thc ăn như rau xanh, hoa qu,
tht nc s có th tăng s hp thu st cho cơ th [54].
Ngoài ra go np Cm còn ưc s dng làm rưu cm trong các ngày
l tt như ngày l hi ca ngưi Tày ti à Bc và ưc s dng như mt loi
thuc b cho ph n sau khi sinh n, làm sính l trong mt s ngày l hi ca
ngưi dân tc [54].
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

8

2.2. Nghiên cứu về chất lượng gạo
2.2.1. Nghiên cứu về tính trạng mùi thơm
2.2.1.1. Bản chất hóa học của mùi thơm
Mùi thơm ca lúa là kt qu to thành bi mt lot các hp cht hóa hc
khác nhau (Widjaja và cng s, 1996). Bullard và Holguin, 1977, ã s dng
phương pháp sc ký khí  xác nh thành phn hóa hc to nên mùi thơm. H
thu ưc 70 cht và xác nh chính xác ưc 30 cht trong s ó, nhưng theo
quan im ca h thì không có mt thành phn rõ ràng nào quy nh tính thơm
ca go (Darrell và cs, 2000) [35].
Buttery và cng s, năm 1983, ã ch ra rng 2-acetyl-1- pyrroline (2-
AP), mt cht d bay hơi, chính là thành phn chính to nên mùi thơm ca lúa
[10]. 2-AP xut hin trên tt c các b phn ca cây (thân, lá và ht) ngoi tr
phn r (Buttery và cs, 1983; Lorieux và cs, 1996; Yoshihashi và cs, 2002)
[32,33]. 2-AP không hình thành trong quá trình thu hoch và nu chín mà

hình thành trong quá trình sinh trưng ca cây. Chính vì vy mà mùi thơm
ca lúa có th ưc xác nh trên c ht và mô lá (Yoshiyashi và cs, 2002;
Nguyen Loc Hien và cs, 2006). K thut thu hoch và bo qun cũng nh
hưng n lưng 2-acetyl-pyroline, t ó nh hưng n mùi thơm ca go
(Goodwin và cs, 1994).
2.2.1.2. Di truyền của tính trạng mùi thơm
Cho n nay, rt nhiu quan im khác nhau v di truyn tính trng mùi
thơm ã ưc ưa ra, như là: Jodon, 1944, cho rng tính trng mùi thơm do 1
gen tri quy nh, nhưng trưc ó Kandam và Paatanka, 1938, li cho rng
tính trng này do 2 gen quy nh. Nagaraju, 1975, ưa ra quan im là có 3
gen tham gia quy nh tính trng mùi thơm. Dhulappanavar, 1976, kt lun
rng tính trng mùi thơm do 4 gen quy nh.
Tuy nhiên, phn ln các nghiên cu u kt lun rng tính trng mùi
thơm ca lúa do 1 gen quy nh (Sood và Siddiq,1980; Shekhar và Reddy,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

9

1981; Berner và Hoff, 1986; Bollich và cs, 1992; Ali và cs, 1993; Li và Gu,
1997; Sadhukhan và cs, 1997). Berner và Hoff , 1986, kt lun rng 1 gen tri
quy nh tính trng mùi thơm ca lúa và gi ý phương pháp xác nh mùi
thơm ca ht bng cách nm th mt na ht go ng thi gi li mt na
ht có cha phôi. Li và Gu, 1997, nghiên cu v di truyn và v trí ca gen
quy nh mùi thơm trên ging lúa Shenxiangjing và phát hin ra mùi thơm
ưc iu khin bi 1 gen ln. Ngoài ra, t kt qu lai thun nghch gia các
ging lúa thơm, h cũng i n kt lun rng gen quy nh mùi thơm di
truyn a allen. Tin hành lai chéo WX (mt ging lúa thơm) vi các dòng
tam bi có ngun gc t IR36 và WJ (cũng là mt ging lúa thơm), Li và Gu
kt lun gen quy nh mùi thơm nm trên nhim sc th s 8. Trưc ó, s
dng k thut RFLP, Ahn và cs, 1992, cũng ã nh v ưc gen này trên

nhim sc th s 8 (R.K. Singh và cs, 2000) [48].
Kato và Itani, 1996, tin hành nghiên cu v s liên quan di truyn ca
mùi thơm và các tính trng nông sinh hc khác bng cách nghiên cu trên các
t hp ca th h F8 bng phương pháp chn lc mt ht ca t hp lai gia
BGT x Koshihiraki. Sau khi so sánh s khác bit ca các cp tính trng gia
nhóm có mùi thơm và nhóm không có mùi thơm, h ưa ra kt lun gen quy
nh mùi thơm di truyn hoàn toàn c lp.
Khush và Dela Cruz, 1998, ã nhn mnh trong các nghiên cu ca h là
tính trng mùi thơm ca lúa là mt tính trng s lưng vi mt dãy bin d rng.
L. Bradbury và cs, 2005, ã công b mt nghiên cu v v trí, cu trúc
và cơ ch ca gen fgr quy nh tính trng mùi thơm ca lúa. Trong nghiên cu
này, Bradburry và cng s ã phát hin 8 t bin mt on và 3 SNPs trên
exon ca gene mã hóa tng hp betaine aldehyde dehydrogenase 2 (BAD2)
chính là nguyên nhân hình thành tính thơm trên các ging luá thơm Basmati
(Louis M. T. Bradbury và cs, 2005). Các ging lúa không thơm s có bn gen
mã hóa BAD2 y , trong khi các ging lúa thơm s có bn gen mã hóa
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

10

BAD2 cha t bin mt on và các SNPs. Hu qu ca s thay i cu trúc
này sinh ra mt mã dng làm mt tác dng ca enzyme BAD2. Ngoài ra, các
tác gi ã s dng các Bacterial Artificial Chromosome (nhim sc th nhân
to ca vi khun)  kim tra v trí ca gen fgr và ã phát hin ưc v trí
chính xác ca gen này trên NST 8.
Kt qu ca nghiên cu này ã ưc công nhn rng rãi và ưc s dng
trong rt nhiu nghiên cu ng dng k thut phân t trong chn to các ging
lúa thơm.
2.2.1.3. Ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu mùi thơm của gạo
n nay, nhiu ch th phân t như SNPs (single nucleotide

polymorphisms) hay SSRs (simple sequence repeats) có liên kt vi tính thơm
ã ưc áp dng trong chn lc ging lúa thơm (Cordeiro và cs, 2002) [34].
Ahn và cs, 1992, ưa ra mt ch th phân t kí hiu là RG28 nm trên
nhim sc th s 8 có liên kt gn vi gen thơm (fgr). H cũng gi ý rng ch
th phân t này có th áp dng  d oán sm s có mt ca mùi thơm trên
mt ging lúa, ng thi có th phân bit ưc tính trng ng hp hay d
hp th ca gen thơm và ch th này rt hu dng trong vic phát hin nhanh
tính trng thơm trong các dòng lai (Ahn và cs, 1993) [30]. Sau ó, ã có rt
nhiu nghiên cu khác nhau vi mc ích nghiên cu sâu hơn v ng dng
ch th này trong công tác chn to ging lúa thơm. Nghiên cu ca Li và cs,
1996, vi kt lun tính trng mùi thơm do 1 gen ln nm trên NST s 8 ã
cng c thêm quan im RG28 là mt ch th c hiu cho gen thơm. Pandey
và cs, 1994, 1995, nghiên cu v liên kt gia RG28 và thơm bng cách
nghiên cu t hp lai chéo gia Pusa 751 (có mùi thơm) x IR72 (không thơm)
ã ưa ra kt lun RG28 có khong cách là 10cM vi gen thơm thay vì 4,5cM
như kt lun ca Ahn (Pandey và cs, 1994, 1995) [47].
Các cp mi thit k t RG28 ã ưc ng dng rng rãi trong vic phát
hin nhanh lúa thơm (Lang và Buu, 2002; Cordeido và cs, 2002; Jin và cs,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

11

2003). Tuy nhiên nhưc im ln nht ca các mi này là chúng ch liên kt
vi gen thơm  mt mc  nào ó nên không th chính xác n 100%
(Garland và cs, 2000; Hien và cs, 2005; Louis M. T. Bradbury và cs, 2005).


L. Bradbury và cng s, 2005 [32], nghiên cu v cu trúc và cơ ch
hình thành ca gen thơm chính là cơ s  thit k mt loi mi tht s hoàn
ho cho vic xác nh mùi thơm trên lúa. Da trên cu trúc phân t ca gen

quy nh tính trng mùi thơm, mt b mi ã ưc thit k, gm 2 cp mi
cùng nhân lên trên 1 vùng ca DNA mc tiêu, trong ó 1 cp mi này li nhân
1 on nm trong on nhân ca cp mi kia.
B 4 mi này gm có: 1 cp mi nhân không c hiu nhân lên on
nm ngoài khu vc xut hin t bin trong c trưng hp thơm và không
thơm và 1 cp mi còn li phân bit 2 allen ca gen thơm.
Hai mi ngoi biên óng vai trò như mt nhân t kim soát dương tính,
nhân lên mt on khong 580bp nm trên c kiu gen thơm (577bp) và kiu
gen không thơm (585bp). Tng chic riêng l ca cp mi ni biên (kí hiu
ESP và EAP) bt cp vi các mi ngoi biên (kí hiu IFAP và INSP)  to ra
các sn phm c trưng cho kiu gen.
Vi mi này, phn ng PCR s to ưc 4 on nhân như sau: 1 on
580bp s xut hin  c hai trưng hp thơm và không thơm, 1 on 355bp
xut hin  trưng hp ng hp th tri Fgr/Fgr (không thơm), mt on
257bp xut hin  trưng hp ng hp th ln fgr/fgr (thơm) và i vi
trưng hp d hp th Fgr/fgr (không thơm) s xut hin ng thi c 2 on
355bp và 257bp.
B 4 mi này có tính chính xác ti 100% do chúng ưc thit k t trình
t ca chính gen mã hóa tng hp BAD2 (Robert Henr và Daniel Waters,
2006; Wakil Ahmad Sarhadi và cs, 2008).


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

12

Hot ng ca b 4 mi ưc minh ha  hình dưi:

Hình 2.1. Hoạt động của bộ 4 mồi được mô tả trong nghiên cứu
của Bradburry và cộng sự (2005).

2.2.2. Nhiệt độ hóa hồ và độ phá hủy kiềm
Nhit  hóa h (rice starch geltinization temperature) là mt ch tiêu
quan trng liên quan n cht lưng nu nưng do nó có liên quan cht ch
n thi gian nu chín và cht lưng ca cơm (Maningat và cs, 1978) [43].
Nhit  hóa h là mt tính trng biu th nhit  cn thit  go thành
cơm và không hoàn nguyên, go có nhit  hóa h cao khi nu cơm tn
nhit, cơm không ngon,  tr h trung bình 70-74
0
c là tiêu chun ti ưu cho
phm cht go tt (Lê Cm Doan, Khush, (1998) [3].
Nghiên cu ca Heu và CTV (1976), cho thy  hóa h còn là tính
trng rt d thay i theo s thay i trong giai on ht vào chc. Nghiên
cu ca Lê Doãn Diên (1995) [2] ã kt lun: Các ging lúa mùa ca nưc ta
c bit là lúa Tám u có nhit  hóa h thp hoc trung bình. Nhiu ging
lúa chiêm và các ging lúa mi có nhit  hóa h cao.
Nhng nghiên cu v bn cht phân t ca gen ã xác nh rng gen
chính quy nh  bn gel và  phá hy kim u nm gn locus Wx trên
NST6 (Umemotoet và cs, 2002; Gao và cs, 2003). Gen quy nh  phá hy
kim ưc chng minh là mã hóa enzyme phân hy tinh bt SSIIa (starch-
soluble synthaseisoform), và mt s khác bit v 1 cp base chính là nguyên
nhân ca s khác bit v  phá hy kim ca 2 nhóm Japonica và Indica
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

13

(Gao và cs, 2003; Nakamura và cs, 2005). Cho n nay, ngưi ta vn chưa
xác nh ưc có bao nhiêu alen ca gen này tn ti trên các ging lúa trng.
Umemoto và cs, 2004, ã phân bit ưc 4 alen ca gen mã hóa SSIIa, tuy
nhiên các alen này li không có nhit  hóa h c trưng. Trong nghiên cu

v bn cht phân t ca gen quy nh nhit  hóa h, Umemoto phát hin ra
s khác bit v cu trúc phân t ca các ging lúa có nhit hóa h khác nhau,
theo ó trên exon 8 có 3 t bin gm có base A thành G (dn n acid amin
methionin-ATG thành valine-GTG), GC thành TT (dn n acid leucine-CTC
thành phenylalanine-TTC) và mt SNPs (A/G). Kho sát trên các mu ging
lúa trng, Umenmoto phát hin có 4 dng alen tn ti là G/G/GC, A/G/GC,
A/A/GC và A/G/TT. Tip tc so sánh v nhit hóa h gia các dng, h ưa
ra kt lun dng G/GC có nhit hóa h cao, 2 dng A/GC và G/TT có nhit
hóa h thp (Umemoto và cs, 2004). T kt qu nghiên cu này mt s ch th
phân t ã ưc thit k và ng dng trong các chương trình chn to ging
cht lưng cao (R.K. Singh và cs, 2000) [48].
2.2.3. Chiều dài, rộng và tỷ lệ dài/rộng của hạt
Chiu dài, chiu rng và t l dài/rng ca ht go là nhng c tính
quan trng nht là i vi các ging lúa cht lưng. Go ưc phân loi theo
mc ích thương mi thành dng ht ngn, ht va, ht dài và ht thon. Tuy
nhiên, trên th trưng dng go thon dài là ưc ưa chung nht.
Hình dng ht go là c tính ca ging tương i n nh, ít b thay i
do iu kin ngoi cnh. Tuy nhiên, nu sau khi n hoa, nhit  h xung
thp có th làm gim chiu dài nhưng không nhiu. Nu nhng cá th có hình
dng dt p  F2 thì ít bin i  các th h sau. Vì vy, trong các qun th
t F3 này các dòng thun không có hy vng chn lc ưc dng ht p hơn
F2 hoc nguyên bn (Nguyn Th Trâm, 1998) [20].
Chiu dài và hình dng ht di truyn c lp nên có th t hp hai tính
trng ó vào mt ging. Không có s khác bit di truyn nào gây cn tr s
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

14

tái t hp ca tính trng ht thon dài vi các tính trng  trong,  bc bng,
hàm lưng amylose trong ni nhũ, kiu cây, thi gian sinh trưng và năng

sut [7].
Khi theo dõi nhiu t hp thy rng chiu dài, chiu rng, trng lưng
ht  F2 tương ương nhau và bng giá tr trung gian gia hai b m. Vì th
mun ht F2 thon dài nên chn c hai b m A và R thon dài [19].
Phn ln các nghiên cu u kt lun rng chiu dài, chiu rng ca ht
chu tác ng tng hp ca nhiu gen. Hsieh và Wang, 1986, kt lun chiu dài
ca ht di truyn a gen, ưc iu khin bi gen a allen kí hiu là Gl và mc
 tri ca các alen theo th t Gl1>Gl2>gl, dng ht tròn tri so vi dng ht
dài và hình dng ht cũng do gen 3 allen Gs quy nh. Rao và Sang, 1989, ưa
ra kt lun chiu dài và chiu rng ca ht go di truyn hoàn toàn c lp,
chu s iu khin ca các gen khác nhau (R.K. Singh và cs, 2000 ) [48].
Takeda, 1984, nghiên cu di truyn kích thưc ht trên ging lúa
Fusayoshi ca Nht Bn và cho rng tính trng này do a gen quy nh và có
mt gen tri không hoàn toàn kí hiu là Lk-f là gen chính.
Sau ó, trong nghiên cu bng phương pháp phân tích qun th phân li
Takeda và Saito, 1994, ã phát hin ra chiu dài ht ưc iu khin bi mt
gen ln kí hiu lk-I (Phm Văn Phưng, 2006).
2.3. Nghiên cứu về bệnh bạc lá.
2.3.1. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa trong và ngoài nước
Bnh bc lá lúa ưc phát hin u tiên  Fukuoka - Nht Bn năm 1884
-1885. Bnh ph bin  hu ht các nưc trng lúa trên th gii, c bit bnh
gây hi nng  các nưc nhit i khu vc Châu Á như: Nht Bn,
Philippin,Trung Quc, n , Vit Nam [29].
 Nht Bn, nhng nghiên cu v nòi vi khun Xanthomonas oryzae
pv.oryzae (X.oryzae) ã ưc tin hành t nhng năm 1957 khi phát hin
ging Aisacase chng bnh tr nên nhim bnh. Tentara và Hatinio (1977) ã
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

15

dùng 10 ging ch th ca Nht Bn và IRRI xác nh có 5 nhóm nòi X.oryzae
 Nht Bn, có 4 nhóm nòi  Philippin và có 9 nhóm nòi  Indonesia [30].
Nhng nghiên cu  n  cho bit bnh bc lá ưc phát hin vào
năm 1940 (Raina và cng s, 1981). Nhưng n năm 1965 thì ngưi ta mi
xác nh ưc úng nguyên nhân gây bnh là do vi khun Xanthomonas
oryzae gây ra (Raina và cng s, 1981, Singh và cng s, 1985).
Theo IRRI (1982)  Philippin có 3 nhóm chng X.oryzae u c vi
ging lúa IR8 và ít c vi DV85. Ti Thái Lan (1972 - 1977) có 3 nhóm
chng I, II, III (Eamchit và Mew,1982).
T các nghiên cu gn ây v vi khun bc lá X.oyzae cho thy mi vùng,
mi lãnh th li có mt s chng vi khun bc lá c trưng. S có mt ca các
chng vi khun bc lá ph thuc vào cơ cu các ging lúa và iu kin t nhiên
ca mi vùng (Tika B. Adhikari, T.W. Mew và CTV, 1999) [51].
 nưc ta, bnh bc lá ã gây hi t lâu trên các ging mùa cũ, nhng
năm gn ây  các tnh phía Bc, bnh bc lá lúa ã thc s tr thành i tưng
gây hi ch yu và ph bin trên din rng vi mc  gây hi rt nng, nht là
trên các ging lúa lai có ngun gc t Trung Quc. Tùy theo tng vùng, tng
năm, tng ging lúa mà mc  bnh thay i,  nưc ta t năm 1957 n nay
ã tri qua nhiu t dch bnh: Bc Giang (1956 - 1957), ông Triu (1961),
ng bng sông Hng (1968 - 1975) gây tn tht ln v sn lưng thu hoch,
gim năng sut và cht lưng ca nhiu ging lúa tt [21].
Trong 3 năm 2001-2003, nhóm nghiên cu bnh bc lá trưng i hc
Nông Nghip Hà Ni ã phân lp, bo qun ưc 154 isolate vi khun
X.oryzae  11 tnh phía Bc Vit Nam trên 27 ging lúa, ng thi xác nh
ưc các gen kháng bnh bc lá hu hiu là Xa-4, xa-5, Xa-7, Xa-21.
Năm 2005, TS. Phan Hu Tôn và CS ã ng dng các k thut ch th
phân t PCR ã phát hin ưc 20 ging lúa cha gen Xa-4, 8 ging cha gen