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

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
170
NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU NÓNG
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO CÁC TỈNH Ở PHÍA NAM
Bùi Chí Bửu
1
, Trương Quốc Ánh
1
, Bùi Phú Nam Anh
1
,
Nguyễn Nam
1
, Lương Thế Minh
1
, Chung Anh Dũng
1
,
Nguyễn Thế Cường
1
, Hoàng Văn Bằng
1
, Trương Vĩnh Hải
3
,
Lưu Văn Quỳnh
2
, Nguyễn Văn Hiếu
3
, Bùi Phước Tâm
3

,
Phạm Thị Thanh Hà
3
, Châu Thanh Nhã
3
, Nguyễn Thị Lang
3
1
Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam
2
Viện KHKT Nông nghiệp duyên hải Nam Trung Bộ
3
Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long
SUMMARY
Rice breeding for heat tolerance via marker - assisted backcrossing
and QTL analysis
Twenty two crosses were made by the IAS and CLRRI. F
4
,

F
5
and BC
2
populations were developed to
set up RIL and BC mapping populations. SSR technique combined with selective genotyping was used to
map quantitative trait loci (QTLs) associated with heat tolerance in rice. 310 lines (BC
2
F
2

) derived from
the cross of OM5930/were evaluated for heat at flowering %. Grain filling rate, unfilled grain, 1000 -
grain weight, and grain yield were phenotyped under heat stress. Genetic map was set up with 264
polymorphic SSRs to detect the linkage to the target traits. The map covers 2,741.63 cM with an average
interval of 10.55 cM between marker loci. Markers associated with heat tolerance were located mostly on
chromosomes 3, 4, 6, 8 , 10, 11. QTL mapping was used to determine effects of loci associated with heat
tolerance traits. We also mapped QTLs for morphological attributes related to heat tolerance. Chi -
square tests (
2
), single maker analysis (SMA), interval mapping (IM) were combined in the QTL
analysis. The proportion of phenotypic variation explained by each QTL ranged from markers RM3586,
RM 160 on chromsome 3 and RM3735 on chr. 4 from 36.2, 17.1 and 32.6%, respectively. One more
RM310 on chromosome 8 was recognized for morphological character related to heat tolerance. Four
QTLs were detected for filled grains/panicle at the interval of RM468 - RM7076, RM241 -RM26212 on
chromosome 4 and explaining 13.1% and 31.0% of the total phenotypic variance, respectively. Two
QTLs controling unfilled grain percentage was detected at loci RM554, RM 3686 on chromosome 3 also
showed minor effects explaining only 25.0% and 11.2% of the total phenotypic variance, which showed
overdominance effect to increase heat toleance. One QTLs were detected for 1000 - grain weight located
at the locus RM103 on chromosome 6, explaining 30.6% of the total phenotypic variance. One QTLs was
detected for grain yield located at the locus RM5749 on chromosome 4 explaining 10.8% of the total
phenotypic variance.
Yield trials were conducted at 7 sites in Southern regions with 16 genotypes in 2012 dry season, via
GxE interaction analysis. It revealed four promising lines as OM6707, TLR397, OM8108, TLR395, which
must be paid more attention.
Keywords: GxE interaction, heat tolerance, interval mapping (IM), single marker analysis (SMA), QTL.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
*

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
o
C. Sự ra hoa, thụ phấn và sự
phát triển ống 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
o
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) sẽ dẫn
đến thiệt hại về mặt kinh tế qua giảm sút sản lượng
và chất lượng hạt (Zhu và ctv., 2005). Chất lượng


Người phản biện: PGS.TS. Phan Thanh Kiếm.
hạt giảm thể hiện qua cảm quan bên ngoài của hạt
trước và 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 khối 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.
Zhu và ctv. (2005) đã tiến hành nghiên cứu ở
giai đoạn làm đầy hạt 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
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
171
trạng chống chịu stress do nhiệt độ cao. QTL
định vị tại quãng giữa hai marker C1100 - R1783
trên nhiễm sắc thể số 4 cho thấy: Không bị sự tác
động của môi truờng (tương tác QTL  môi
trường) và không có ảnh hưởng tương tác không
alen (epistasis).
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. Hai
chỉ thị phân
tử được khuyến cáo sử dụng trong
tạo chọn giống lúa có kiểu hình chống chịu nhiệt
độ cao.
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 n
óng.
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 k
háng CG14
(O. glaberrima) có nguồn gốc châu Phi, ở 2 điều
kiện nhiệt độ 30
o
C và 38
o
C; vào lúa 1,5 giờ trước
lúc rạng sáng và 3 giờ sau khi đó, để khảo sát sự
thụ phấn. Giống N22 (chuẩn kháng) biểu thị
thang điểm 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
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
- 146 giống được thu thập, chọn lọc đánh giá
tính trạng chịu nóng, 7 giống thuộc loài phụ

Japonica và 139 giống thuộc Indica; bao gồm 50
giống lúa thuộc nhóm cải tiến và 96 giống bản địa.
- Giống cho gen chông chịu nóng: N22, Dular.
- Giống chuẩn nhiễm: Moroberekan.
- Vật liệu mẹ (giống tái tục): OM5930, AS996.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Đánh giá đa dạng di truyền các vật liệu
nghiên cứu bằng SSR, sử dụng
phần mềm
NTSYSpc.
- 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 (MapMarker và Pop). Sau đó, tiến hành
thực hiện các bước trong qui trình MAS, để tạo ra
dòng lúa triển vọng theo mục tiêu. Sử dụng công
cụ của NCBI, Gramene, DDJB để thực hiện kỹ
thuật lập bản đồ phân giải cao.
- Xây dựng quần thể bản đồ trên cơ sở quần
thể hồi giao cải tiến
- Đánh giá k
iểu hình trong phytotron ở giai
đoạn trổ bông
2.2.1. Phương pháp đánh giá kiểu hình
Các mẫu lúa ở giai đoạn làm đòng được thu
về để ngoài trời trong 24 - 48 giờ trước khi cho
vào buồng sinh trưởng thực vật (growth
chamber) với quy trình nhiệt độ như sau:
- 7 - 8 giờ sáng: Thiết lập 29
o

C trong phytotron.
- 8 - 10 giờ sáng: 34
o
C
- 10 - 12 giờ sáng: 37
o
C
- 12 - 14 giờ trưa: 39
o
C
- 14 - 15 giờ trưa: 37
o
C
- 15 - 16 giờ chiều: 34
o
C
- 16 - 18 giờ tối: 30
o
C
- 20 - 7 giờ hôm sau: 24
o
C (không chiếu sáng)
Độ ẩm duy trì 75%.
Thu bông lúa vào giai đoạn làm đòng (40
ngày). Mỗi cây thu 1 mẫu, thu 3 mẫu mỗi dòng.
Mẫu bông lúa được ngâm trong cồn 70
o
cho đến
khi quan sát.
2.2.2. Quan sát hạt phấn - Khảo sát bất dục/

hữu dục
Các bao phấn của 1 - 2 hoa được tách và
nghiền nhẹ bằng đầu kim để tách hạt phấn. Hạt
phấn được nhuộm bằng dung dịch 1% iodine
potassium iodide (IKI) và quan sát dưới kính hiển
vi quang học với độ phóng đại 10x.
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
172
Các hạt phấn bình thường có dạng tròn đều
và bắt màu hoàn toàn trong khi các hạt phấn lép,
tròn không bắt màu hay bắt màu một phần được
ghi nhận là bất thường. Hạt phấn được đếm trong
3 - 5 khoanh vùng ngẫu nhiên.
Phần trăm bất dục được tính như sau:
Số hạt phấn bất thường (lép, tròn không bắt màu hoàn toàn)
Phần trăm (%) bất dục =
Tổng số hạt phấn
 100
Thang điểm đánh giá tính chịu nóng trên cơ sở % hạt bất thụ:
Cấp 0 Cấp 1 Cấp 3 Cấp 5 Cấp 7 Cấp 9
0 - 10% 10 - 15% 15 - 20% 20 - 25% 25 - 30% > 30%

III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu vật liệu lai tạo
Giống N22 có tỉ lệ hạt lép thấp nhất (5%), kế
đến là Dular, Gayabyeo.
Nguồn vật liệu là giống bản địa ở ĐBSCL
cũng được quan sát, nhìn chung đa số các giống
có tính chống chịu nóng ở giai đoạn trổ cấp 0 (tỷ
lệ lép biến động rất thấp 0 - 10%). Những giống

chống chịu kém đối với nhiệt độ nóng trong giai
đoạn trổ, tỷ lệ lép rất cao
gần 40%, đó là Lúa
Hương, Nàng Hương Chợ Đào, Rẽ Hành, Nàng
Tây Đỏ, Tàu Hương, Tiêu Chệt, Sọc Rằn, Nhỏ
Thơm. Một số giống nằm ở ranh giới giữa chống
chịu và nhạy cảm (cấp 5): Chệt Xanh, Tàu
Hương, Nhỏ Thơm, Nanh Chồn, Sơri đỏ, Nàng
Hương Chợ Đào với tỷ lệ lép 21 - 25%. Giống
lúa Móng chim rơi và Tài nguyên thể hiện mức
chống chịu k
há, tỷ lệ lép 8,3 - 8,8%, điểm chống
chịu cấp 1.
3.2. Phân tích đa dạng di truyền nguồn vật
liệu nghiên cứu
Sử dụng 45/70 chỉ thị phân tử SSR biểu thị
đa hình (polymorphic) để phân tích đa dạng di
truyền của 218 giống lúa (bao gồm 168 giống
bản địa và 50 giống cao sản). Sản phẩm PCR từ
những primer này được quan sát trên gel agarose
5%. Kết quả quan sát cho thấy chỉ c
ó 45 primer
cho sản phẩm khuếch đại. Phân tích đa dạng di
truyền tại mỗi locus SSR cho thấy số alen được
khuếch đại dao động từ 0 đến 6 alen với giá trị
trung bình là 3,09 alen trên mỗi locus.
Bảng 1. Thanh lọc nóng - nguồn vật liệu tại nhà lưới CLRRI, vụ Xuân Hè 2012,
lúa trổ vào những ngày có nhiệt độ cao đến 38
0
- 40

o
C
TT Tên giống
TGST
(ngày)
Chiều cao
(cm)
Số chồi
Số
hạt/bông
% hạt
lép
Khối lượng
1000 hạt (g)
Năng suất
(g/khóm lúa)
Điểm chống
chịu nóng
1 GAYABYEO 89
f
50h 6
f
18i 10
f
22,0
f
2,1
d
1
2 HANAREUMBYEO 85g 115

d
6
f
20i 12
e
23,0
def
1,2
e
3
3 JINMIBYEO 85g 100
f
9
e
18i 12
e
22,3
ef
1,3
e
3
4 JUNAMBYEO 85g 75g 8
e
20i 14
d
24,2
bcd
1,2
e
5

5 DONGJIN 1 85g 52h 8
e
35g 20
c
23,5
cde
1,4
e
5
6 IR66 100
d
112
de
12
d
90
e
12
e
26,5
a
3,2
c
7
7 RD6 120
a
150
b
12
d

85
f
20
c
24,5
bc
4,2
b
5
8 NIPPONBARE 80h 52h 5
f
25h 15
d
23,5
cde
2,3
d
3
9 IR64 90
f
110
e
14
c
148
b
19
c
25,6
ab

5,6
a
5
10 IR68 90
f
110
e
15
c
187
a
30
a
26,4
a
5,2
a
5
11 N22 95
e
162
a
8
e
98
d
5g 25,3
ab
2,3
d

1
12 DULAR 115
b
120
c
25
a
112
c
10
f
24,5
bc
3,2
c
1
13 KDML 105 110
c
115
d
18
b
87
f
23
b
26,4
a
2,5
d

3
CV (%) 1,66 1,72 7,06 2,29 4,92 3,11 9,75
Ghi chú: Những số trong cùng một cột có cùng một chữ cái giống nhau thì không có sự khác biệt có ý nghĩa
thống kê ở mức 5% qua phép thử Duncan.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
173
Bảng 2. Hệ số tương quan giữa tính trạng chống chịu nóng và tính trạng nông học quan trọng
N = 168 TGST Cao cây Dài bông Bông/bụi Hạt/bông Hạt chắc/bông %Lép Năng suất
Hệ số
tương quan
0.2186
ns
0.1135
ns
0.1487
ns
0.0731
ns
0.0866
ns
0.1424
ns
0.9290
**
0.1062
ns
Bảng 3. Kết quả quan sát tính bất dục/hữu dục của 13 dòng lúa làm vật liệu bố mẹ
TT Dòng lúa Phần trăm bất dục trung bình (%) Điểm Loại hình
1 OM6707 2.54 9 Hữu dục
2 DONGJIN1 49.6 9 Hữu dục

3 NIPPONBARE 40.4 9 Hữu dục
4 OM10347 19.9 9 Hữu dục
5 OM10375 2.44 9 Hữu dục
6 OM5992 2.08 9 Hữu dục
7 HANARUMBYEO 2.38 9 Hữu dục
8 IR66 6.16 9 Hữu dục
9 OM10041 8.94 9 Hữu dục
10 DULAR 5.25 9 Hữu dục
11 OM7364 2.70 9 Hữu dục
12 JUNAMBYEO 90.95 7 Bất dục một phần
13 OM10015 2.86 9 Hữu dục
14 OM6238 4.93 9 Hữu dục

Các bao phấn của 1 - 2 hoa được tách và
nghiền nhẹ bằng đầu kim để tách hạt phấn. Hạt
phấn được nhuộm bằng dung dịch 1% iodine
potassium iodide (IKI) và quan sát dưới kính hiển
vi quang học với độ phóng đại 10  10.
Các hạt phấn bình thường có dạng tròn đều
và bắt màu hoàn toàn trong khi các hạt phấn lép,
tròn không bắt màu hay bắt màu một phần được
ghi nhận là bất thường. Hạt phấn được đếm trong
3 - 5 khoanh vùng ngẫu nhiên.

Hình 1. Hạt phấn giống N22 chịu nóng (trái) và giống nhiễm IR64 (phải) cho xử lý trong phytotron,
với tỷ lệ hạt bất dục ở hình phải nhiều hơn hình trái
Bảng 4. Số alen thể hiện trên mỗi marker SSR ở các nhiễm sắc thể khác nhau
Số alen trung bình/marker
Nhiễm sắc thể
Nhóm chính

Nhóm
phụ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Trung bình
A 1 1.88 0.88 1.59 1.67 1.10 1.50 0.50 1.75 2.00 1.00 2.00 1.50 1.45

TB 1.88 0.88 1.59 1.67 1.10 1.50 0.50 1.75 2.00 1.00 2.00 1.50
1.45
B 1 1.03 0.78 0.81 1.07 1.18 0.83 1.50 1.58 1.44 1.50 1.00 1.17 1.16

TB 1.03 0.78 0.81 1.07 1.18 0.83 1.50 1.58 1.44 1.50 1.00 1.17
1.16
C 1 0.89 0.43 0.83 0.48 1.11 1.14 0.29 0.36 0.95 0.29 0.43 0.82 0.67

TB 0.89 0.43 0.83 0.48 1.11 1.14 0.29 0.36 0.95 0.29 0.43 0.82
0.67
D 1 1.08 0.50 0.67 0.11 0.80 1.00 1.00 0.75 1.33 0.50 1.00 1.00 0.81
2 1.25 0.97 0.70 0.89 0.76 0.62 1.18 0.98 0.78 0.83 0.98 0.74 0.89

TB 1.17 0.74 0.69 0.50 0.78 0.81 1.09 0.87 1.06 0.67 0.99 0.87
0.85
Trung bình 1.24 0.71 0.98 0.93 1.04 1.07 0.85 1.14 1.36 0.86 1.11 1.09 1.03
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
174
3.3. Kết quả đánh giá kiểu hình chịu nóng
Quần thể mapping của tổ hợp lai
OM5930/N22 có 310 cá thể con lai được ly trích
DNA và đánh giá kiểu hình, kiểu gen. Tính trạng
% hạt lép biểu thị phân bố chuẩn (normal) (hình 2)
Quần thể mapping của tổ hợp lai

AS996/Dular có 1080 cá thể con lai được ly trích
DNA và đánh giá kiểu hình, kiểu gen. Tính trạng
% hạt lép biểu thị phân bố chuẩn (hình 3), có
mức nghiêng lệch sang bố (donor) nhiều hơn mẹ
(recurrent).

Hình 2. Tỷ lệ hạt lép/bông có dạng phân bố chuẩn, biểu thị trong quần thể con lai BC
2
F
2

với 310 cá thể thuộc tổ hợp OM5930/N22

Hình 3. Tỷ lệ hạt lép/bông có dạng phân bố chuẩn, biểu thị trong quần thể con lai BC
2
F
2

với 1080 cá thể thuộc tổ hợp lai AS6996/Dular
3.4. Kết quả phân tích ảnh hưởng của marker
RM3538 trên nhiễm sắc thể số 3
Bản đồ di truyền vùng QTL giả định kiểm
soát tính chịu nóng liên kết với RM3586 trên
nhiễm sắc thể số 3 được biểu thị trong hình 4.
Tỷ lệ hạt lép tương quan thuận và chặt chẽ
với tính trạng chống chịu nóng; tất nhiên năng
suất cũng chịu ảnh hưởng do tính bất thụ và khả
năng vận
chuyển chất khô vào hạt kém.
Marker RM3586 trên nhiễm sắc thể số 3 có

thể được sử dụng để giúp cho việc hồi giao được
cải tiến nhanh hơn, để có quần thể lập bản đồ thế
hệ BC
4
.
Bảng 5. Phân tích ANOVA ảnh hưởng đơn của RM3586 (quần thể BC
2
F
2
của AS996/Dular)
Biến số MS ngh. thức Df MS sai số DF F - RATIO F - PROB
X1 250.68 2 1.6825 307 148.99 0.000
X2 1558.5 2 689.81 307 2.26 0.104
X3 5337.4 2 197.62 307 27.01 0.000
X4 14.099 2 5.0692 307 2.78 0.062
X5 40.126 2 55.012 307 0.73 0.487
Ghi chú: X1: Điểm chống chịu nóng, X2: Chiều cao, X3: % hạt lép, X4: Khối lượng 1000 hạt, X5: Năng suất.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
175

Hình 4. Bản đồ QTL điều khiển tính trạng chịu nóng liên kết với RM3586
trên nhiễm sắc thể số 3, LOD ≥ 3,0
Bảng 6. ANOVA phân tích ảnh hưởng đơn của RM3586 (quần thể BC
2
F
2
của AS996/Dular)
Biến số MS ngh. thức Df MS sai số DF F - RATIO F - PROB
X1 250.68 2 1.6825 307 148.99 0.000
X2 1558.5 2 689.81 307 2.26 0.104

X3 5337.4 2 197.62 307 27.01 0.000
X4 14.099 2 5.0692 307 2.78 0.062
X5 40.126 2 55.012 307 0.73 0.487
Ghi chú: X1: Điểm chống chịu nóng, X2: Chiều cao, X3: % hạt lép, X4: Khối lượng 1000 hạt, X5: Năng suất.
Bảng 7. ANOVA phân tích ảnh hưởng đơn của RM3586 (quần thể BC
2
F
2
của OM5930/N22)
Biến số MS ngh. thức Df MS sai số DF F - RATIO F - PROB
X1 3646.4 2 3.4267 1077 1064.11 0.000
X2 0.10814E+06 2 980.43 1077 110.30 0.000
X3 47539. 2 116.26 1077 408.91 0.000
X4 11.434 2 5.5626 1077 2.06 0.126
X5 3035.4 2 90.361 1077 33.59 0.000
Ghi chú: X1: Điểm chống chịu nóng, X2: Chiều cao, X3: % hạt lép, X4: Khối lượng 1000 hạt, X5: Năng suất.
3.5. Phân tích QTL trên toàn bộ 12 nhiễm sắc thể
Kết quả phân tích bước đầu trên quần thể
phân ly BC
2
F
2
với số mẫu cá thể lớn cho thấy có 4
tính trạng nông học quan trọng: Năng suất, tỷ lệ
hạt lép, chỉ số chống chịu, thời gian sinh trưởng
liên quan đến tính chống chịu nóng ở giai đoạn lúa
trổ. Nhiệt độ cực trọng ảnh hưởng đến năng suất
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
176
lúa là 36

o
C. Tương quan giữa tỷ lệ hạt lép với
điểm chống chịu nóng chặt chẽ và cùng chiều. Có
3 QTL qui định điểm chống chịu nóng liên kết
chặt chẽ với những chỉ thị phân tử sau đây
RM3586, RM160 (nhiễm sắc thể 3); RM3735
(nhiễm sắc thể 4) giải thích được biến thiên kiểu
hình là 36,2; 17,1% và 32,6%, theo thứ tự. Một
QTL liên kết với chỉ thị RM310 trên nhiễm sắc
thể số 8 li
ên quan với sự kiện chống chịu nóng khi
lúa trỗ. Những QTLs được tìm thấy liên quan đến
số hạt chắc/bông định vị ở quãng giữa RM468 -
RM7076, RM241 - RM26212 trên nhiễm sắc thể
số 4, giải thích được 13,11% và 31,0% biến thiên
kiểu hình, theo thứ tự. Hai QTL liên quan đến tính
trạng hạt lép định vị tại loci RM554, RM3686
của nhiễm sắc thể số 3, giải th
ích được 25,0%
và 11,2% biến thiên kiểu hình, theo thứ tự; biểu
thị ảnh hưởng siêu trội làm tăng cường tính
chống chịu nóng. Một QTL liên quan đến khối
lượng 1.000 hạt định vị tại locus RM103 trên
nhiễm sắc thể số 6, giải thích được 30,6% biến
thiên kiểu hình. Một QTLs liên quan đến năng
suất định vị tại locus RM5749 trên nhiễm sắc
thể 4 giải thích được 10,8% biến thiên kiểu
hì
nh. Kết quả phân tích này là tiền đề giúp các
nhà chọn tạo giống lúa chống chịu nóng ứng

dụng có hiệu quả chỉ thị phân tử kết hợp với lai
tạo truyền thống.
Bảng 8. Bản đồ QTL điều khiển tính trạng chống chịu nóng trên 12 nhiễm sắc thể, quần thể BC
2
F
2

của OM5930/N22
Nhiễm sắc thể Số SSRs Chiều dài vùng bao phủ (cM) Trung bình (cM)
1 31 367.4 11.85
2 12 56.9 4.74
3 42 296.1 7.05
4 23 279.6 12.15
5 14 111.9 7.99
6 22 290.2 13.19
7 21 352.0 16.76
8 21 189.51 9.02
9 13 231.8 17.83
10 19 159.5 8.40
11 23 182.12 7.92
12 23 224.6 9.77
Tổng 264 2741.63 10.55
Tổng chiều dài được phủ bởi SSR là 2.741,63 cM,  trung bình giữa hai chỉ thị phân tử là 10,55
cM (bảng 8).

Hình 5. Các QTL giả định được thiết lập trên bản đồ, quần thể BC
2
F
2
thuộc tổ hợp lai OM5930/N22,

trên 12 nhiễm sắc thể; nhiệt độ ngày và đêm lúc trổ là 37 - 40
o
C và 27 - 29
o
C, theo thứ tự.
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
177
Bảng 9. Phân tích QTL thông qua phương pháp SMA trong 310 cá thể của quần thể BC
2
F
2

trong OM5930/N22); LOD > 3,0
Marker NST Tính trạng
Số alen
trung bình/marker
F P R
2
(%) DPE
RM3586 3 4.150 ± 0.44 10,60 0.000 36,23 B
RM3735 4 5.40 ± 0.44 9,16 0.000 32.6 B
RM160 3 0.42 ± 0.44 4.25 0.004 17.1 A
RM310 8
Điểm chịu nóng
5.40 ± 0.44 3.73 0.011 28.0 A
RM25181 10 4.40 ± 0.44 3,80 0.014 15.33 A
RM167 11
Hạt chắc/bông
5.40 ± 0.44 3,19 0,010 13,11 A
RM554 3 4.40 ± 0.44 7,80 0,001 25,0 A

RM3586 3
% hạt lép
6.40 ± 0.40 4,59 0,001 11,2 B
RM103 6 K.L. 1.000 hạt 4.40 ± 0.44 7,80 0,001 30,6 A
RM5749 4 4.80±0.44 7,80 0.005 10.8 A
RM337 8
Năng suất hạt
5.8±0.47 2.95 0.005 21.72 A
Ghi chú: NST: Nhiễm sắc thể, DPE: (Direction of phenotypic effect) A: OM 5930, B: N22.
Bảng 10. Phân tích QTL thông qua phương pháp IMA trong 310 cá thể của quần thể BC
2
F
2

trong OM5930/N22); LOD > 3,0
Tính trạng Quãng giữa hai chỉ thị Nhiễm sắc thể P cM
RM468 - RM7076 3 0.000 3.7
RM241 - RM2621 4 0.000 16.5
Hạt chắc/bông
RM16686 - RM564 4 0.000 9.7
Năng suất hạt RM241 - RM26212 4 0.000 16.5
Điểm chịu nóng RM26212 - RM127 4 0.002 14.5
3.6. Tương tác kiểu gen  môi trường

Hình 6. Giản đồ BIPLOT - AMMI2 biểu thị tương tác GxE tại 7 địa điểm khảo nghiệm lúa chịu nóng
(vụ Hè Thu 2012, tại Ninh Thuận 1, 2; Bình Định, Đồng Nai, Tây Ninh, Long An, Cần Thơ)
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
178
Bảng 11. Kết quả khảo nghiệm tại 6 điểm [Ninh Thuận 1, Ninh Thuận 2, Tây Ninh, Đồng Nai,
Cần Thơ, Long An] trong vụ Hè Thu 2012, tương tác G


E theo Eberhart - Russel (1966): 67,4%,
năng suất (tấn/ha), nhiệt độ lúc trổ > 37
o
C
Giống
Năng suất trung bình
của 6 điểm
Xếp hạng Hệ số thích nghi b
i
Chỉ số ổn định S
2
di
OM8108 5,34 3 1,0078 1,0220
OM6707 5,68 1 0,8957 0,1781
OM10040 4,98 7 1,0334 - 0,0030
OM10375 3,37 15 1,0730 0,3541
TLR390 3,97 14 0,9630 0,4407
TLR391 5,20 5 1,1852 0,0400
OM10030 4, 03 10 1,3127 0,2597
TLR392 4,90 8 0,9455 0,1413
OM10037 - 3 4,99 6 0,8844 0,7961
OM10029 4,49 12 0,9550 0,1623
TLR393 4,65 11 1,1145 0,3558
TLR394 4,76 9 0,8845 0,3455
TLR395 5,25 4 0,8660 0,1654
TLR396 4,46 13 0,9788 0,1834
TLR397 5,56 2 0,9005 0,1561
F ** SE = 0.0603 SE = 0.0220

Kết quả phân tích tương tác G  E tại 7 địa
điểm khảo nghiệm lúa chịu nóng (vụ Hè Thu
2012, tại Ninh Thuận 1, 2; Bình Định, Đồng Nai,
Tây Ninh, Long An, Cần Thơ) cho thấy, nhiệt độ
khi lúa trổ > 37
o
C cho năng suất khác biệt nhau
có ý nghĩa (bảng 11). OM6707, TLR397,
OM8108, TLR395 cho kết quả nổi bật. Trong đó,
OM6707, TLR397 có tính ổn định và thích nghi
rộng. Các dòng này đang được phân tích HSP
(heat shock protein) để so sánh với bố mẹ.
IV. KẾT LUẬN
- Tỷ lệ hạt lép tương quan thuận và chặt chẽ
với tính trạng chống chịu nóng; năng suất cũng
chịu ảnh hưởng do tính bất thụ và khả năng vận
chuyển chất khô vào hạt kém.
- Có 3 QTL quy định điểm chống chịu nóng
liên kết chặt chẽ với những chỉ thị phân tử sau
đây RM3586, RM160 (nhiễm sắc thể 3);
RM3735 (nhiễm sắc thể 4) giải thích được biến
thiên kiểu hìn
h là 36,2; 17.1% và 32,6%, theo thứ
tự. Một QTL liên kết với chỉ thị RM310 trên
nhiễm sắc thể số 8 liên quan với sự kiện chống
chịu nóng khi lúa trỗ. Những QTLs được tìm
thấy liên quan đến số hạt chắc/bông định vị ở
quãng giữa RM468 - RM7076, RM241 -
RM26212 trên nhiễm sắc thể số 4, giải thích
được 13,11%,và 31,0% biến thiên kiểu hình, theo

thứ tự. Hai QTL liên quan đến tính trạng
hạt lép
định vị tại loci RM554, RM3686 của nhiễm sắc
thể số 3, giải thích được 25,0% và 11,2% biến
thiên kiểu hình, theo thứ tự; biểu thị ảnh hưởng
siêu trội làm tăng cường tính chống chịu nóng.
Một QTL liên quan đến khối lượng 1.000 hạt
định vị tại locus RM103 trên nhiễm sắc thể số
6, giải thích được 30,6% biến thiên kiểu hình.
Một QTLs liên quan đến năng suất định vị tại
locus RM57
49 trên nhiễm sắc thể 4 giải thích
được 10,8% biến thiên kiểu hình
- Các giống OM6707, TLR397, OM8108,
TLR395 có năng suất cao và chống chịu nóng tốt,
năng suất ổn định, trừ OM8108; cần được tiếp
tục theo dõi.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Asaoka M, O Kazutoshi, H Fuwa (1985). Effect
of environmental temperature at the milky stage
on amylose content and fine structure of amylose
of rice (Oryza sativa L.). Agric Biol Chem, 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 JD, AE Hall (1998). Heat tolerance of
cowpea lines in short and long days. Filed Crops
Res.55.11 - 21.

Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất
179
4. Foolad MR. (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. Gammulla CPD, B Atwell B, P Haynes (2010).
Differential metabolic response of cultured rice
(Oryza sativa) cells exposed to high - and low -
temperature stress. Proteomics 10:3001 - 3019.
6. Hall AE. (2001). Crop Responses to Enviroment.
CRC Press LLC. Boca Ration, Florida.
7. Howarth CJ. (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
8. 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
9. Jagadish SVK, PQ Craufurd and TR Wheeler
(2007). High temperature stress and spikelet fertility
in rice (Oryza sativa L.). Journal of Experimental
Botany, 58(7): 1627 - 1635
10. Jones PD, M New, DE Parker, S Mortin, IG Rigor.
(1999). Surface area temperature and its change over
the past 150 years. Rev. Geophys. 37, 173 - 199.
11. Kim HJ, NR Hwang, KJ Lee. 2007. Heat shock

responses for understanding diseases of protein
denaturation. Mol Cells 23:123 - 131.
12. Ko CB, YM Woo, DJ Lee, MC Lee, CS Kim (2007).
Enhanced tolerance to heat stress in transgenic
plants expressingthe GASA4 gene. Plant Physiology
and Biochemistry 45 (2007) 722 - 728
13. Lee DG, N Ahsan, SH Lee, KY Kang, JD Bahk, IJ
Lee, BH Lee. (2007). A proteomic approach in
analyzing heat - responsive proteins in rice leaves.
PROTEOMICS 7(18):3369 - 3383.
14. Lin SK, mc Chang, YG Tsai, HS Lur. (2005).
Proteomic analysis of the expression of proteins
related to rice quality during caryopsis development
and the effect of high temperature on expression.
PROTEOMICS 5(8):2140 - 2156.
15. Lin CJ, CY Li, SK Lin, FH Yang, JJ Huang, YH
Liu, HS Lur. (2010). Influence of High Temperature
during Grain Filling on the Accumulation of Storage
Proteins and Grain Quality in Rice (Oryza sativa L.).
Journal of Agricultural and Food Chemistry
58(19):10545 - 10552.
16. Maestri E, N Klueva, C Perrotta, M Gulli, HT
Nguyen, N Marmiroli (2002). Molecular gentics of
heat tolerance and heat shock proteins in cereals.
Plant Mol. Biol. 48, 667 - 681.
17. Morita S, JI Yonemaru, JI Takanashi (2005). Grain
growth and endosperm cell size under high night
temperatures in rice (Oryza sativa L.). Annals of
Botany, 95, 695 - 701.
18. Parsell DA, S Lindquist (1993). The Function of

Heat - Shock Proteins in Stress Tolerance:
Degradation and Reactivation of Damaged Proteins.
Annual Review of Genetics 27(1):437 - 496.
19. Peng SB, JL Huang, JE Sheehy, RC Laza, RM
Visperas, XH Zhong, GS Centeno, GS Khush, KG
Cassman (2004). Rice yields decline with high
temperature from global warming. Proceedings of
the National Academy of Sciences of the USA, 101,
9971 - 9975.
20. Pratt WB, DO Toft. (2003). Regulation of signaling
protein function and trafficking by the hsp90/hsp70 -
based chaperone machinery. Exp Biol Med 2003,
228:111 - 133.
21.
Schoffl F, R Prandl, A Rei
ndl (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.
22. Song HY, JJ Lei, CQ Li (1998). Response of plant
to heat stress and evaluation of heat resistance.
China Vegetables, 1, 48 - 50. (in Chinese)
23. Su PH, HM Li (2008). Arabidopsis stromal 70 - kD
heat shock proteins are essential for plant
development and important for thermotolerance of
germinating seeds. Plant Physiol 146:1231 - 1241.
24. Sun W, MV Motangu, N Verbruggen (2002). Small
heat shock proteins and stress tolerance in plants.

Biochim Biophys Acta 2002, 15771 - 9.
25. Sung DY, F Kaplan, CL Guy. (2001). Plant Hsp70
molecular chaperones: protein structure, gene
family, expression and function. Physiol Plantarum
113:443 - 451.
26. Timperio AM, MG Egidi, L Zolla (2008).
Proteomics applied on plant abiotic stresses: Role of
heat shock proteins (HSP). Journal of Proteomics
2008, 71(4):391 - 411.
27. 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.
28. Wahid A, S Gelani, M Ashraf, MR Foolad. 2007.
Heat tolerance in plants: An overview. Enviromental
and Experimental Botany 61. 199 - 223.
29. Wang W, B Vinocur, O Shoseyov, A Altman
(2004). Role of plant heat - shock proteins and
molecular chaperones in the abiotic stress response.
Trends in plant science 9(5):244 - 252.
30. 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.