LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM KHÁNG BỆNH BẠC LÁ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG XUÂN TÚ




NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ





LUẬN ÁN TIẾN SỸ
CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

HÀ NỘI - 2015



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM





DƯƠNG XUÂN TÚ



NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ




CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
MÃ SỐ: 62 62 01 11

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. PHAN HỮU TÔN







HÀ NỘI - 2015
i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên cu ca riêng tôi, các kt qu
nghiên cu đc trình bƠy trong lun án nƠy lƠ trung thực, khách quan vƠ cha
từng dùng bo v ly bt kỳ học v nƠo.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đ cho vic thực hin lun án đư đc
cám n, các thông tin trích dn trong lun án nƠy đu đc ch rõ ngun gc.
Hải Dương, ngày 08 tháng 6 năm 2015
Tác gi lun án


Dng Xuơn Tú

ii

LỜI CM N

Để hoƠn thƠnh lun án nƠy, tôi đư nhn đc sự quan tơm, giúp đ ca các
thy, cô giáo, các tp thể vƠ cá nhơn cùng các bn đng nghip.
Tôi xin bƠy t lòng bit n sơu sắc đn PGS.TS. Phan Hu Tôn, Học Vin
Nông nghip Vit Nam, ngi hớng dn khoa học, đư tn tình hớng dn vƠ
giúp đ tôi trong sut quá trình thực hin đ tƠi cũng nh hoƠn chnh lun án
Tôi xin chơn thƠnh cm n Ban Qun lỦ ĐƠo to, Học Vin Nông nghip
Vit Nam; Các thy cô giáo Bộ môn Di truyn vƠ chọn ging cơy trng, Khoa
Nông học, Học Vin Nông nghip Vit Nam đư đƠo to, hớng dn, giúp đ vƠ
to điu kin thun li để tôi hoƠn thƠnh lun án nƠy
Tôi xin chơn thƠnh cm n lưnh đo Vin Cơy lng thực vƠ Cơy thực
phẩm, các đng nghip thuộc Bộ môn Công ngh sinh học, Vin Cơy lng thực
vƠ Cơy thực phẩm đư to điu kin thun li vƠ giúp đ cho tôi trong tin hƠnh
thực hin các thí nghim ca lun án.
Sau cùng lƠ gia đình đư luôn bên cnh động viên, to điu kin v thi

gian vƠ kinh phí để tôi hoƠn thƠnh lun án nƠy.
Tôi xin chơn thƠnh cm n!
Hải Dương, ngày 08 tháng 6 năm 2015
Tác gi lun án


Dng Xuơn Tú







iii

MỤC LỤC
Li cam đoan i
Li cm n ii
Mc lc iii
Danh mc các kỦ hiu, ch vit tắt vi
Danh mc các bng vii
Danh mc các hình x
M ĐU 1
1. Tính cp thit 1
2. Mc tiêu ca đ tƠi 4
3. ụ nghĩa khoa học vƠ thực tin 4
4. Nhng đóng góp mới ca đ tƠi 5
Chng I: TNG QUAN TÀI LIU 6
1.1. Chọn to vƠ phát triển lúa thm cht lng cao 6

1.2 ng dng ch th phơn t trong chọn to ging lúa 9
1.2.1.

Một s ch th phơn t ADN đc s dng ph bin trong nghiên
cu di truyn vƠ chọn to ging lúa
9
1.2.2.

Một s kt qu ng dng ch th phơn t trong chọn to ging lúa 13
1.3. Nghiên cu v mùi thm vƠ ch th phơn t liên kt với gen qui
đnh tính trng mùi thm  cơy lúa
15
1.3.1.

Cht to mùi thm trong cơy lúa 15
1.3.2.

Di truyn tính trng mùi thm  cơy lúa 19
1.3.3.

Ch th phơn t liên kt với gen qui đnh tính trng mùi thm  cơy
lúa
22
1.3.4.

Kt qu ng dng ch th phơn t trong chọn to ging lúa thm 24
1.4. Nghiên cu v bnh bc lá vƠ ch th phơn t liên kt với gen qui
đnh tính kháng bnh bc lá  cơy lúa
28
1.4.1.

Vi khuẩn gơy bnh bc lá lúa 28
1.4.2.

Ngun gen kháng vƠ ch th phơn t liên kt với gen kháng 31
1.4.3.

Kt qu ng dng ch th phơn t trong chọn to ging lúa kháng 36
iv

bnh bc lá
1.5. Nghiên cu v đa dng di truyn ngun gen  cơy lúa 41
Chng 2. PHNG PHÁP NGHIÊN CU 47
2.1. Vt liu nghiên cu 47
2.2. Nội dung nghiên cu 48
2.3. Đa điểm vƠ thi gian nghiên cu 49
2.4. Phng pháp nghiên cu 49
2.4.1.

Đánh giá đa dng di truyn tp đoƠn vt liu lúa thm kháng bnh
bc lá
49
2.4.2.

Lựa chọn ch th phơn t liên kt với gen qui đnh mùi thm vƠ
tính kháng với các chng vi khuẩn gơy bnh bc lá lúa  các tnh
phía Bắc
54
2.4.3.

Lai to các t hp lai đnh hớng to vt liu cho chọn lọc dòng
lúa mới theo mc tiêu
56
2.4.4.

S dng ch th phơn t chọn cá thể mang kiểu gen thm vƠ gen
kháng bnh bc lá từ các th h phơn ly, kt hp với đánh giá kiểu
hình để chọn dòng lúa mới theo mc tiêu
59
Chng 3. KT QU VÀ THO LUN 60
3.1. Lựa chọn ch th phơn t liên kt với gen qui đnh mùi thm vƠ
tính kháng với các chng vi khuẩn gơy bnh bc lá lúa  các tnh
phía Bắc
60
3.1.1.

Lựa chọn ch th phơn t liên kt với gen thm  cơy lúa 60
3.1.2

Lựa chọn ch th phơn t liên kt với gen kháng với một s chng
vi khuẩn gơy bnh bc lá lúa ph bin  các tnh phía Bắc
68
3.2. Đánh giá đa dng di truyn tp đoƠn vt liu lúa thm kháng bnh
bc lá
88
3.2.1.

Đánh giá đặc điểm nông sinh học, mùi thm vƠ kh năng kháng
bnh bc lá ca các mu ging trong tp đoƠn vt liu
88

3.2.2

Đánh giá đa dng di truyn các mu ging lúa vt liu bằng s
dng ch th phơn t DNA
103
v

3.2.3.

Đnh hớng lựa chọn b mẹ trong lai to ging lúa thm kháng
bnh bc lá cho các tnh phía Bắc
108
3.3. Lai to các t hp lai đnh hớng to vt liu cho chọn lọc dòng
lúa mới theo mc tiêu
110
3.3.1.

Mc tiêu chọn to ging lúa mới 110
3.3.2.

Lựa chọn b mẹ cho các t hp lai 110
3.3.3.

Kt qu lai to 112
3.4. S dng ch th phơn t chọn cá thể mang kiểu gen thm vƠ gen
kháng bnh bc lá từ các th h phơn ly, kt hp với đánh giá kiểu
hình để chọn dòng lúa mới theo mc tiêu
117
3.4.1.

S dng ch th phơn t liên kt để chọn lọc các thể mang gen mc
tiêu từ th h sớm
117
3.4.2.

Đánh giá vƠ chọn lọc theo mc tiêu đi với các các dòng lúa mang
gen mc tiêu
121
KT LUN VÀ KIN NGH 137
DANH MC NHNG KT QU NGHIÊN CU CA TÁC GI LIÊN
QUAN ĐN Đ TÀI ĐÃ ĐC CÔNG B
139
TÀI LIU THAM KHO 140
PH LC 152











vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CH VIT TT
Ch vit tt Nghĩa đầy đủ
2AP 2-acetyl-1-pyrroline

ADN Acid Deribonucleic
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism
BC Backcross (lai li)
ĐBSCL Đng bằng sông Cu long
ĐBSH Đng bằng sông Hng
cM Centi Moocgarn
HAU Hanoi Agricultural University
IRRI International Rice Research Institute
FAO Food and Agriculture Oganization
MABC Molecular Assissted Backcrossing
MAS Molecular Assissted Selection
NSLT Năng sut lỦ thuyt
NST Nhim sắc thể
NSTT Năng sut thực thu
PCR Polymerase Chain Reaction
PIC Polymorphic Information Content
QTLs Quantitative Trait Locus
RAPD Random Amplified Polymorphic DNA
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism
SNP Single Nucleotide Polymorphisms
SRFA Selective Restriction Fragment Amplication
SSR Simple Sequence Repeates hay Microsatellite
STS Sequence Tagged Sites
TGST Thi gian sinh trng
Xoo Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Vin CLT - CTP Vin Cơy lng thực vƠ Cơy thực phẩm

vii

DANH MỤC CÁC BNG

STT

Tên bng Trang

1.1 Một s cht to mùi thm chính đc tìm ra  cơy lúa 16
1.2 Ngun gc các chng vi khuẩn gơy bnh bc lá lúa ph bin
đc thu thp ti các tnh phía Bắc
30
2.1 Các chng vi khuẩn gơy bnh bc lá s dng trong nghiên cu 47
3.1 Nhn din gen thm fgr trong tp đoƠn vt liu lúa thm bằng
các ch th liên kt
62
3.2 Tỷ l phơn ly kiểu gen thm fgr  qun thể F2 ca các t lai
đc nhn din bằng s dng các ch th phơn t DNA
65
3.3 Kt qu phơn tích kiểu gen thm fgr bằng ch th phơn t kt
hp vi đánh giá mùi thm trong ht  qun thể phơn ly F2
66
3.4 Phn ng ca các mu ging lúa với một s chng vi khuẩn gơy
bnh bc lá trong điu kin lơy nhim nhơn to
68
3.5 Kiểu gen kháng vƠ mc kháng/nhim với các chng vi khuẩn
gơy bnh bc lá  th h F1 ca các t hp lai
79
3.6 Tỷ l phơn ly kiểu gen kháng Xa4, xa5 vƠ Xa7  th h F2 ca
các t lai đc nhn dng bằng ch th phơn t
82
3.7 Kiểu gen kháng vƠ mc kháng/nhim với vi khuẩn gơy bnh bc
lá  th h F2 ca các t hp lai

83
3.8 Kt qu kiểm tra gen kháng Xa4, xa5 vƠ Xa7 bằng ch th phơn
t trên các ging lúa vt liu
86
3.9 Phơn nhóm theo kh năng đẻ nhánh ca các mu ging lúa 90
3.10 Phơn nhóm v chiu cao cơy ca các mu ging lúa 91
3.11 Phơn nhóm các mu ging lúa theo tỷ l ht chắc 93
3.12 Phơn nhóm theo năng sut ca các mu ging lúa 95
3.13 Ngun gen kháng bnh bc lá trên các mu ging lúa 99
3.14 Phơn nhóm các mu ging lúa theo hƠm lng amylose trong
go
102
viii

3.15 Phơn nhóm các mu ging lúa theo nhit hóa h 102
3.16 H s PIC, s allele thể hin ca 31 mi ch th trên 51 mu
ging lúa
104
3.17 Vt liu lúa thm, cht lng cao đc lựa chọn lƠm vt liu cho
các t hp lai đnh hng
108
3.18 Vt liu lúa kháng bnh bnh bc lá (ngun gen kháng) đc lựa
chọn lƠm vt liu cho các t hp lai đnh hng
109
3.19 Các dòng ging lúa đc lựa chọn lƠm vt liu lai to 111
3.20 Danh sách các t hp lai theo đnh hớng 112
3.21 Kiểm tra gen thm fgr, gen kháng bc lá Xa4, xa5 vƠ Xa7 con lai
F1 ca các t hp lai
113
3.22 Quan sát con lai th h F1 ca các t hp lai 114

3.23 Kt qu lai to các t hp lai 4 b mẹ 115
3.24 Kt qu lai to các t hp lai BC5 trong v mùa 2013 vƠ đánh
giá con lai BC5F1 trong v xuơn 2014
116
3.25 Kt qu chọn cá thể mang gen mc tiêu trên qun thể F3 ca các
t hp lai trong v mùa 2012
120
3.26 Bng kỦ hiu dòng chọn 121
3.27 Kt qu chọn dòng lúa thm kháng bnh bc lá  th h F4 trong
v xuơn 2013
121
3.28 Kt qu chọn dòng lúa thm kháng bnh bc lá  th h F5 trong
v mùa 2013
122
3.29 Danh sách các dòng lúa thm kháng bnh bc lá th h F6 đc
chọn trong v mùa 2013
123
3.30 Kt qu kiểm tra gen mc tiêu  các dòng lúa chọn th h F6
trong v xuơn 2014
124
3.31 Mc kháng/nhim ca các dòng ging lúa đc chọn  th h F6
đi với một s chng vi khuẩn gơy bnh bc lá ph bin
125
3.32 Kt qu đánh giá mùi thm trong ht ca các dòng lúa 128
3.33 Đặc điểm sinh trng ca các dòng lúa trong v Xuơn 2014 ti 129
ix

Vin CLT - CTP
3.34 Phn ng ca các dòng lúa với một s sau bnh hi chính trong
điu kin đng ruộng , v xuơn 2014 ti Vin CLT ậ CTP

130
3.35 Các yu t cu thƠnh năng sut vƠ năng sut ca các dòng lúa
trong v Xuơn 2014 ti Vin CLT ậ CTP
131
3.36 Phơn tích cht lng ca các dòng lúa trong v xuơn 2014, ti
Vin CLT - CTP
134

x

DANH MỤC CÁC HÌNH
STT

Tên hình Trang

1.1 Cu to 2-acetyl-1-pyrroline 17
1.2 S đ mi quan h gia BAD vƠ sự tng hp 2AP 17
1.3 S đ cu trúc ca gen fgr 20
1.4
Một s hình nh điển hình v biểu hin triu chng ca bnh
bc lá lúa
29
1.5 Bn đ phơn b các chng vi khuẩn Xoo  min Bắc Vit Nam 31
1.6 V trí ca gen kháng Xa4 đc đnh v bằng ch th R1505 33
1.7
V trí ca gen kháng Xa4 đc đnh v với ch th Npb78 vƠ
Npb181
34
1.8 Gen kháng xa5 đc đnh v với ch th RG556 vƠ RM390 34
1.9 Cu trúc ca gen kháng xa5 trên NST s 5 35
1.10 Gen Xa7 đc đnh v với ch th liên kt gn nht lƠ M3 ậ M5 35
3.1
Hình nh đin di sn phẩm PCR mu ADN ca các ging, s
dng các ch th RG28, RM342, RM223, L06 vƠ BADH2
61
3.2
Hình nh đin di sn phẩm PCR mu ADN cá thể F2 ca t hp

lai BT7 x Q5, HT1 x KD18. S dng ch th RG28, RM342,
RM223, L06 vƠ BADH2
64
3.3
Hình nh lơy nhim ca các chng vi khuẩn gơy bnh trên một
s mu ging lúa nghiên cu trong v xuơn 2011
72
3.4
Hình nh đin di trên máy đin di mao qun sn phẩm PCR s
dng mi Npb181 vƠ RM224 trên các mu ging lúa
74
3.5 Hình nh đin di sn phẩm PCR s dng mi RG556 vƠ RM122 75
3.6
Hình nh đin di trên máy đin di mao qun sn phẩm PCR s
dng mi P3 vƠ RM5509 trên các mu ging lúa
75
3.7
Hình nh đin di sn phẩm PCR s dng các mi ch th phơn t

Nbp181, RG556, RM122, P3 vƠ RM5509 trên qun thể F2 ca
các t hp lai gia các mu ging lúa nhim chuẩn vƠ kháng
chuẩn
81
3.8
S đ hình cơy biểu din mi quan h di truyn gia 51 ging
lúa nghiên cu
107


1

M ĐU
1. Tính cp thit ca đề tƠi
Cơy lúa (Oryza sativa L.) lƠ cơy lng thực hƠng đầu  Việt Nam, lƠ cơy
trồng truyền thống gắn bó lơu đi với ngi nông dơn Việt Nam. Từ một nớc phi
nhập khẩu lng thực trớc những năm 80 ca thế kỷ 20, Việt Nam đư vn lên tự
túc đợc lng thực vƠ lƠ nớc xut khẩu go lớn th 2 thế giới trong những năm
đầu ca thế kỷ 21. Đơy lƠ một bớc tiến rt lớn trong sn xut lúa go  Việt Nam.
Tuy nhiên, go ca Việt Nam phần lớn lƠ không thm, cht lợng thp, giá xut
khẩu thp nhiều so với giá go xut khẩu ca các nớc trong khu vực nh Thái Lan,
n Độ. Bên cnh đó, nhu cầu tiêu dùng nội địa đối với go thm, cht lợng cao
ngƠy cƠng tăng c về số lợng vƠ cht lợng. Thực tế đối với ngƠnh sn xut lúa go
ca ta hiện nay lƠ mới chỉ phát triển về mặt số lợng, còn hn chế về mặt cht lợng,
sn phẩm có tính cnh tranh thp dẫn đến hiệu qu sn xut thp. Do vậy, chọn to
vƠ phát triển các giống lúa thm, cht lợng cao phc v cho sn xut lƠ yêu cầu cp
thiết trong nghiên cu chọn to giống lúa  Việt Nam hiện nay.
Bộ giống lúa thm, cht lợng hiện đang đợc sn xut ti các vùng miền 
Việt Nam còn rt đn điệu, kh năng thích ng kém, cht lợng cha cao, năng sut
thp vƠ đặc biệt lƠ kh năng chống chịu kém với một số sơu bệnh hi chính nh rầy
nơu, bệnh đo ôn, đặc biệt lƠ bệnh bc lá … do vậy nên sn xut mang tính ri ro
cao, hiệu qu sn xut thp, khó m rộng diện tích. Hiện ti,  các tỉnh phía Nam,
ngi dơn vẫn gieo trồng các giống lúa cht lợng có nguồn gốc từ Thái nh
Khaodatmali, Jasmin mặc dù những giống lúa nƠy cha thực sự phù hợp với điều
kiện sinh thái ca Việt Nam. Ti các tỉnh phía Bắc, các giống lúa cht lợng cao
đợc trồng vẫn ch yếu lƠ các giống cổ truyền nh Tám thm, Dự… lƠ những giống
cm quang, dƠi ngƠy, chống chịu sơu bệnh kém, năng sut thp vƠ ri ro cao; Các
giống lúa đợc nhập nội từ Trung Quốc nh Bắc thm số 7 (BT7), Hng thm số 1
(HT1) vƠ các giống lúa chọn to trong nớc nh T10, AC5, TL6 lƠ những giống
lúa cht lợng, ngắn ngƠy, có thể trồng đợc c 2 v nhng năng sut không cao,

2

kh năng chống chịu sơu bệnh kém đặc biệt lƠ bệnh bc lá vi khuẩn.
Một tr ngi lớn trong sn xut lúa thm, cht lợng cao hiện nay lƠ sơu bệnh
hi, đặc biệt lƠ bệnh bc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Đơy
lƠ loi bệnh hi nguy hiểm nht đối với cơy lúa  khu vực Chơu Á (Mew et al.,1993).
Bệnh bc lá lúa đợc ghi nhận lƠm hao ht năng sut lúa  Chơu Á từ 50% đến 80%
(Khush and Ogawa, 1989).  Việt Nam, bệnh bc lá lúa phổ biến  tt c các vùng
trồng lúa trong c nớc, từ vùng núi cao đến vùng ven biển, gơy thiệt hi đến 60%
năng sut lúa hoặc có thể mt trắng. Bộ giống lúa cht lợng đợc trồng phổ biến
hiện nay  các tỉnh phía Bắc nh BT7, AC5, T10 nhiễm bệnh bc lá rt nặng. Trong
những năm gần đơy, ti một số tỉnh thuộc khu vực phía Bắc nh HƠ Nội, Nam Định,
Hi Dng đư hn chế hoặc không đa vƠo c cu sn xut đối với giống lúa BT7
vƠ T10 trong v mùa. Đơy lƠ nguyên nhơn hn chế đến mc tiêu tăng sn lợng lúa
cht lợng ti các tỉnh phía Bắc trong những năm qua.
Công tác chọn to giống lúa ca ta hiện nay vẫn ch yếu lƠ phng pháp
truyền thống dựa trên lai to vƠ chọn lọc kiểu hình. Phng pháp nƠy có hn chế lƠ
mt nhiều thi gian, kém hiệu qu, không chính xác vì biểu hiện kiểu hình còn ph
thuộc vƠo môi trng, đặc biệt lƠ rt khó để chọn đồng thi nhiều tính trng mong
muốn. Để chọn to đợc giống lúa kháng hiệu qu vƠ bền vững với nhiều chng vi
khuẩn gơy bệnh bc lá thì giống lúa đó phi mang nhiều gen kháng với nhiều chng
hoặc phi cha 2 hoặc 3 gen kháng hữu hiệu. Bằng phng pháp chọn lọc truyền
thống thì rt khó để thực hiện, tốn nhiều thi gian để to ra đợc giống lúa kháng.
Phng pháp nƠy cƠng khó hn khi chúng ta tiến hƠnh chọn giống lúa đồng thi có
mùi thm vƠ kháng bệnh bc lá. Hiện nay, chỉ thị phơn tử DNA đư đợc sử dng nh
lƠ một công c hỗ trợ có hiệu qu trong các chng trình chọn to giống cơy trồng
trên thế giới. Bằng phơn tích kiểu gen kiểm soát các tính trng mong muốn các nhƠ
chọn giống có thể tiến hƠnh chọn  bt c giai đon sinh trng nƠo ca cơy trồng,
chọn lọc có thể tiến hƠnh ngay  các thế hệ sớm vƠ đặc biệt lƠ có thể chọn đợc
giống mang nhiều tính trng mong muốn trong cùng thi điểm.

3

Những kết qu nghiên cu đư đợc công bố trên thế giới về di truyền tính
trng mùi thm vƠ tính kháng bệnh bc lá  cơy lúa lƠ c s cho việc nghiên cu
ng dng chỉ thị DNA trong chọn to giống lúa thm, kháng bệnh bc lá. Đối với
mùi thm  cơy lúa, cht 2-acetyl-1-pyrroline (2Ap) đư đợc công bố lƠ cht chính
(key compound) to nên mùi thm  c các giống lúa thm, đặc trng lƠ mùi thm
ca giống Jasmine vƠ Basmati (Buttery et al., 1983; Bradbury et al., 2005a). Cht
2AP đợc xác định do gen fgr nằm trên NST số 8 kiểm soát tổng hợp (Huang et al.,
1994; Bradbury et al., 2005a). Gen fgr đư đợc tìm ra các chỉ thị liên kết với những
khong cách di truyền khác nhau vƠ trên các nguồn vật liệu khác nhau (Ahn et al.,
1992; Louriex et al., 1996; Garland and Henry, 2001; Bradbury et al., 2005b). Đối
với bệnh bc lá lúa, hiện nay trên thế giới đư đợc công bố có trên 30 chng vi
khuẩn Xoo gơy bệnh trên lúa (Nino-Liu et al., 2006).  Việt Nam cũng đư có một số
nghiên cu về các chng vi khuẩn gơy bệnh bc lá lúa ti các vùng trồng lúa trong
c nớc (Furuya et al., 2003; Phan Hữu Tôn vƠ Bùi Trọng Thy, 2004; Nguyễn Thị
Liên vƠ cs., 2012). Cho đến nay đư phát hiện có 36 gen kháng chính với các chng
vi khuẩn gơy bệnh bc lá trên các giống lúa trồng vƠ lúa hoang di trên thế giới
(Chun et al., 2012). Di truyền ca 36 gen kháng đư đợc công bố, trong đó 28 gen
đư đợc định vị trên các NST vƠ có chỉ thị liên kết đư đợc đa ra.  Việt Nam, các
gen kháng Xa4, xa5, Xa7 vƠ Xa21 đư đợc công bố lƠ có kh năng kháng hữu hiệu
với các chng vi khuẩn gơy bệnh bc lá lúa  các tỉnh phía Bắc (Phan Hữu Tôn vƠ
Bùi Trọng Thy, 2004; Taura et al., 2004; Lư Vĩnh Hoa vƠ cs., 2010; Vũ Hồng
Qung vƠ cs., 2011). Đơy lƠ những công bố có giá trị trong nghiên cu ng dng chỉ
thị DNA trong các chng trình chọn to giống lúa thm kháng bệnh bc lá. Tuy
nhiên, những chỉ thị phơn tử liên kết với gen mùi thm vƠ gen kháng bệnh bc lá đư
đợc công bố với những khong cách di truyền khác nhau vƠ trên những nguồn vật
liệu khác. Do vậy, khi ng dng các chỉ thị phơn tử đư đợc công bố trong các
chng trình chọn to giống trên nguồn vật liệu c thể thì cần phi tiến hƠnh kiểm
tra vƠ lựa chọn chỉ thị có độ tin cậy vƠ chính xác cao.
ng dng chỉ thị phơn tử trong chọn to giống lúa thm, chọn to giống lúa
kháng bệnh bc bc lá  Việt Nam cũng đư đợc tiến hƠnh  một số c quan nghiên

4
cu. Tuy nhiên, việc lƠm nƠy vẫn còn ri rc, cha thƠnh một hệ thống, cha có
nhiều kết qu đa ra. Đặc biệt, việc ng dng chỉ thị phơn tử trong chọn to giống
lúa đồng thi mang gen mùi thm vƠ các gen kháng bệnh bc lá vẫn còn lƠ mới 
Việt Nam hiện nay.
2. Mc tiêu ca đề tƠi
Lựa chọn chỉ thị phơn tử liên kết với gen mùi thm vƠ gen kháng hữu hiệu
với các chng vi khuẩn gơy bệnh bc lá phổ biến có độ chính xác cao sử dng trong
lai to vƠ chọn lọc giống lúa thm kháng bệnh bc lá cho các tỉnh phía Bắc
Chọn to đợc một số dòng lúa thm kháng bệnh bc lá (mang gen thm vƠ 1
hoặc 2 gen kháng hữu hiệu với các chng vi khuẩn gơy bệnh bc lá), năng sut khá
cho phát triển sn xut vƠ lƠm vật liệu cho công tác lai to tiếp.
3. ụ nghĩa khoa hc vƠ thực tin
3.1. ụ nghĩa khoa hc
Phng pháp phơn tích di truyền từ bố mẹ đến thế hệ F2 để xác định chỉ thị
phơn tử DNA liên kết với gen mùi thm vƠ gen kháng bệnh bc lá  cơy lúa, có độ
chính xác cao để sử dng cho lai to vƠ chọn lọc giống lúa thm, kháng bệnh bc lá
trên nguồn vật liệu hiện có: Chỉ thị 4 mồi ESP, IFAP, INSP vƠ EAP nhận diện gen
thm fgr có độ chính xác từ 91 – 94%, chỉ thị Nbp181 nhận diện gen kháng Xa4 với
độ chính xác từ 96 – 97%, chỉ thị RG556 nhận diện gen kháng xa5 với độ chính xác
từ 65 – 76% vƠ chỉ thị P3 nhận diện gen kháng Xa7 với độ chính xác từ 82 - 92%
giữa gen kháng tính kháng.
Khng định hiệu qu ca phng pháp lai to vƠ chọn lọc kiểu hình kết hợp
với sử dng chỉ thị phơn tử DNA chọn kiểu gen mc tiêu (MAS) trong chọn to
giống lúa thm kháng bệnh bc lá.
3.2. ụ nghĩa thực tin
Chọn to đợc 15 dòng lúa thm mới, mang 1 – 2 gen kháng bệnh bc lá
(trong các gen Xa4, xa5 vƠ Xa7), thể hiện kháng tốt với các chng vi khuẩn gơy
bệnh bc lá phổ biến  các tỉnh phía Bắc. Các dòng lúa nƠy đợc sử dng lƠm vật

liệu lai to trong các chng trình chọn giống lúa thm kháng bệnh bc lá tiếp theo.

5
Trong đó, 2 dòng lúa lƠ T7.19-2 (mang gen thm fgr vƠ gen kháng Xa7) vƠ dòng
T25.82-3 (mang gen thm fgr vƠ gen kháng xa5) đáp ng đợc mc tiêu chọn to về
thi gian sinh trng, năng sut, cht lợng, mùi thm vƠ kháng bệnh bc lá sẽ đợc
tiếp tc phát triển cho sn xut ti các tỉnh phía Bắc trong thi gian tới.
4. Những đóng góp mi ca đề tƠi
Lựa chọn đợc chỉ thị phơn tử DNA liên kết với gen mùi thm (fgr) vƠ gen
kháng bệnh bc lá (Xa4, xa5 vƠ Xa7) sử dng cho chọn to giống lúa thm kháng
bệnh bc lá cho các tỉnh phía Bắc với độ chính xác đến 94% đối với gen mùi thm
fgr, đến 97% đối với gen kháng bệnh bc lá Xa4, đến 76% đối với gen kháng bệnh
bc lá xa5 vƠ đến 92% đối với gen kháng bệnh bc lá Xa7.
Đư xác đinh đợc 12 mẫu giống lúa thm, cht lợng cao vƠ 12 mẫu giống
lúa mang gen kháng bệnh bc lá sử dng lƠm bố mẹ cho các tổ hợp lai định hớng
trong chọn to giống lúa thm, kháng bệnh bc lá ti các tỉnh phía Bắc.
Chọn to đợc 15 dòng lúa thm mới, đồng thi mang 1 – 2 gen kháng bệnh
bc lá phổ biến  các tỉnh phía Bắc. Các dòng lúa nƠy đợc sử dng lƠm vật liệu
mới cho lai to trong các chng trình chọn giống lúa thm kháng bệnh bc lá tiếp
theo. Trong đó, 2 dòng lúa lƠ T7.19-2 vƠ dòng T25.82-3 đáp ng đợc mc tiêu
chọn to sẽ đợc tiếp tc phát triển cho sn xut ti các tỉnh phía Bắc trong thi gian
tới.

6
Chng 1
TNG QUAN TÀI LIU
1.1. Chn to vƠ phát triển lúa thm cht lng cao
Nghiên cu chọn to vƠ phát triển lúa thm cht lợng cao lƠ một trong những
u tiên hƠng đầu ca hầu hết các nớc sn xut lúa go trên thế giới. Do nhu cầu sử
dng go thm tăng cao trong trong những năm gần đơy, ngi tiêu dùng sẵn sƠng
tr giá cao cho go thm, cht lợng. Hai nhóm lúa thm nổi tiếng trên thế giới lƠ
Jamine vƠ Basmati có giá go thng phẩm thng cao gp 2 – 3 lần so với giá go
ca các giống lúa thng không thm. Giá go ca lúa Jasmine vƠ Basmati cao lƠ
bi vì không chỉ do nhu cầu mùi thm vƠ đặc thù ca ht go mƠ còn lƠ lợng cung
cp có hn (Bradbury, 2009). Mặc dù n Độ lƠ vùng cung cp go Basmati lớn nht,
chiếm khong một phần ba diện tích trên thế giới nhng năng sut so với giống lúa
không thm lƠ rt thp (Garg et al., 2006). Năng sut ca giống lúa Jasmine cũng rt
thp, một phần do di truyền ca giống, phần nữa lƠ do các giống lúa Jasmine rt mẫn
cm với các loi sơu bệnh hi (Lorieux et al., 1996; Toojinda et al., 2005). Mặt khác,
giống lúa thm cũng rt kén vùng trồng, điều nƠy sẽ nh hng đến sự m rộng diện
tích. Lúa thm sẽ thể hiện mùi thm cao hn khi đợc trồng trong điều kiện thích
hợp. Hầu nh giống lúa Jasmine  Thái Lan đợc trồng trong vùng Isan, Đông Bắc
ca Thái Lan, đơy lƠ vùng đt cát, nhiễm mặn, thng bị ngập ng vƠ hn nên năng
sut lúa rt thp, bù li mùi thm rt cao, go cht lợng cao vƠ tr thƠnh thng
hiệu đặc thù ca Thái lan (Itani et al., 2004). nh hng ca môi trng dẫn đến
năng sut thp  các giống lúa thm lƠ nguyên nhơn dẫn đến việc hn chế sn xut
các giống lúa nƠy  Mỹ vƠ những nớc sn xut lúa go truyền thống khác
(Bradbury, 2009). Một số nớc có nền sn xut lúa go truyền thống thng tập
trung khai thác theo hớng năng sut cao với hệ thống tới tiêu vƠ tăng cng phơn
bón, nhng mùi thm vƠ cht lợng bị gim. Nhiều nớc trong mng lới xut khẩu

go trên thế giới nh Mỹ cũng phi nhập khẩu một khối lợng lớn go thm thừ
Thái Lan, n Độ vƠ Pakistan bi vì họ không thể sn xut đợc go thm cht
lợng cao ti đt nớc ca họ (Boriss, 2006). Từ khi bắt đầu cuốc cách mng xanh,
hầu hết các chng trình chọn giống lúa trên thế giới tập trung vƠo ci tiến kh năng

7
chống chịu sơu bệnh hi vƠ đặc biệt lƠ tăng năng sut ht. Để tăng sự quan tơm vƠ
phát triển tr li các giống lúa thm trên thế giới, thi gian gần đơy các lỗ lực trong
công nghệ sinh học vƠ chọn giống đư tập trung vƠo tăng năng sut vƠ kh năng
chống chịu ca các giống lúa thm nhng vẫn giữ mùi thm vƠ cht lợng ca các
giống lúa nƠy. Việc lƠm nƠy lƠ rt khó đối với giống lúa Basmati bi với một số chỉ
tiêu cht lợng so với các giống lúa thm cht lợng khác nh lƠ độ kéo dƠi ht khi
nu, độ mềm vƠ cht lợng nu nớng (Garg et al., 2006). Mặc dù đư có những cố
gắng, nhng kết qu ca một số chng trình chọn to giống trong việc ci to năng
sut vƠ kh năng chống chịu ca giống lúa Basmati bị giới hn bi phng pháp
chọn lọc truyền thống (Bradbury, 2009). Một số tác gi sử dng phng pháp chọn
giống đột biến (Soomro et al., 2003) hoặc sử dng chuyển gen (Garg et al., 2006)
nhng vẫn cha có giống lúa thm nƠo đợc ci tiến di truyền đợc đa ra
(Bradbury, 2009). Mặc dù còn có những hn chế về kết qu trong ci tiến các giống
lúa thm so với các giống lúa không thm, nhng kết qu ca các chng trình chọn
giống với mc đích ci to tăng năng sut cho giống lúa Jasmine  Thái Lan đư thu
đợc kết qu đáng kể, thƠnh công hn so với việc ci tiến năng sut ca giống lúa
Basmati (Toojinda et al., 2005).
Ti Nhật Bn, để thỏa mưn nhu cầu ca ngi tiêu dùng, việc nghiên cu vƠ
chọn to giống lúa cht lợng cao đư đợc u tiên hƠng đầu vƠ hầu hết các giống lúa
trong sn xut đều lƠ các giống thm có ht go trong, ít bc bng, hƠm lợng
amylose thp (từ 15-20%), cm mềm, dẻo, ngon. Đơy cũng lƠ xu hớng chung đư vƠ
đang diễn ra ti các nớc sử dng lúa go lƠ cơy lng thực chính nh ĐƠi Loan,
HƠn Quốc. Ti Trung Quốc, các giống lúa dng Japonica cho cm mềm, dẻo ngon
đư vƠ đang đợc phát triển mnh (Chen et al., 2006). Ti HƠn Quốc công tác chọn

to các giống lúa cht lợng cao đáp ng nhu cầu ca ngi tiêu dùng đang đợc
đặt lên lƠ u tiên hƠng đầu trong công tác nghiên cu vƠ sn xut lúa (Korea
Country Report, 2005). Ti Úc, trong chng trình nghiên cu về lúa, chính ph Úc
cũng đư dƠnh tới 49% kinh phí cho nghiên cu về lúa để nghiên cu vƠ chọn to
giống mới, đặc biệt lƠ các giống lúa cho năng sut cao, ổn định trong điều kiện thay
đổi thi tiết, khí hậu vƠ có cht lợng cao phù hợp tiêu chí xut khẩu, nht lƠ cho thị
trng Nhật Bn (Blakeney, 2008). Nghiên cu vƠ sn xut lúa cht lợng cao cũng

8
đặc biệt đợc quan tơm ti Thái Lan. Để tăng cng tính cnh tranh trên thị trng
lúa go thế giới, Thái Lan đư có những chng trình nghiên cu lớn, hƠng năm đầu
t hƠng triệu đô la Mỹ cho việc phát triển các giống lúa thm, ht dƠi vƠ có cht
lợng cao (Vanavichit et al., 2004). Thái Lan lƠ nớc xut khẩu go thm, cht
lợng cao lớn nht vƠ có giá cao nht trên thế giới, khong 700 USD/tn, cao hn go
cht lợng ca Mỹ vƠ Việt Nam lƠ 34 USD vƠ 150USD theo th tự (FAOSTAT,
2013).
 Việt Nam, lúa thm, cht lợng cao đợc trồng trên c ba miền Bắc, Trung,
Nam. Miền Nam có các giống lúa thm cht lợng nổi tiếng nh NƠng Thm Chợ
ĐƠo, NƠng Hng, TƠu Hng; miền Trung nổi tiểng với lúa Gié An Cựu vƠ Lúa
thm; Miền Bắc đặc trng với nhóm lúa Tám, Dự vƠ gần đơy có giống BT7, T10,
AC5 cũng đợc xếp vƠo nhóm lúa thm cht lợng cao. Tập đoƠn lúa Tám ca Việt
Nam lƠ đặc sn độc đáo nổi tiếng từ ngƠn xa với ht go nhỏ, trong, cm dẻo, thm
ngon. Một số giống bn địa  Việt Nam yêu cầu vùng đt trồng phù hợp nh giống
NƠng Thm Chợ ĐƠo chỉ trồng  xư Mỹ Lệ, huyện Cần Đớc, tỉnh Long An; giống
Séng Cù  vùng cao biên giới tỉnh LƠo Cai, Mng Khng, Bát Xát, Simakai thì
cm mới ngon (Nguyễn Văn Luật, 2009). Chọn to giống lúa thm cht lợng cao
phc v cho sn xut trong những năm vừa qua đư có mc tiêu, định hớng rõ rƠng
vƠ đợc tiến hƠnh  nhiều c quan nghiên cu trên c nớc nh Viện Cơy lng
thực vƠ Cơy thực phẩm, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Lúa đồng bằng sông
Cửu long, Trng Đi học Nông nghiệp HƠ Nội Kết qu cũng đư đa ra đợc một

số giống lúa thm, cht lợng cao phc v cho sn xut. Kết qu nghiên cu ca đề
tƠi “Nghiên cứu phát triển một số giống lúa đặc sản cho một số giống lúa đặc sản
cho một số vùng sinh thái của Việt Nam” giai đon 2001-2005, đư ci tiến vƠ to ra
một số giống lúa thm nh Nếp 87, OM3536, OM2524, HT1, NƠng Thm chợ đƠo
dòng 5 vƠ một số giống khác nh nếp DT12, nếp DS101, nếp PD2, TK106, LT2
(Nguyễn Hữu Nghĩa, 2006). Các giống lúa thm cht lợng cao mới chọn to nh
Hng Cốm do trng Đi học Nông nghiệp HƠ Nội chọn to; giống lúa CL8, CL9
do Viện Di truyền nông nghiệp chọn to; giống lúa HT9, AC5, T10, HDT8 do Viện
Cơy lng thực vƠ Cơy thực phẩm chọn to đư đợc đa vƠo sn xut ti các tỉnh
phía Bắc trong thi gian gần đơy. Các giống lúa OM43-26, OM39, OM201,

9
OM2031, OM1490, OMCS2000, OM4900 do Viện Lúa đồng bằng sông Cửu long
chọn to cũng đư đang đợc đa vƠo sn xut vƠ phát triển trong sn xut ti các
tỉnh phía Nam. Tuy nhiên, cho đến nay các giống lúa thm cht lợng mới đợc đa
vẫn còn hn chế nh cht lợng cha cao, chỉ  mc trung bình nên rt khó để cnh
tranh với cht lợng ca các giống lúa nh Jasmine, Basmati đư có thng hiệu
trên thế giới; Kh năng chống chịu sơu bệnh hi kém, thích ng hẹp nên độ ri ro
cao. Thực tế sn xut hiện nay cho thy: các giống lúa thm cht lợng cao mới
đợc chọn to trong thi gian đợc đa ra nhiều về số lợng giống nhng diện tích
che ph ca các giống nƠy trên sn xut lƠ rt ít. Ti các tỉnh phía Bắc, các giống lúa
thm cht lợng cao mới chọn to vẫn cha thể thực sự thay thế đợc giống lúa
BT7, lƠ một giống lúa cht lợng cao có nguồn gốc từ Trung Quốc đư bộc lộ rt
nhiều hn chế về kh năng chống chịu sơu bệnh hi, đặc biệt lƠ bệnh bc lá trong v
mùa. Đơy lƠ thánh thc lớn đối với các nhƠ chọn to giống lúa  Việt Nam trong
thi gian tới.
1.2. ng dng ch th phơn tử trong chn to ging lúa
Trong những năm gần đơy, chỉ thị phơn tử DNA đư đợc đa vƠo sử dng
phổ biến trong chọn to giống trên nhiều đối tợng cơy trồng theo các mc tiêu khác
nhau. Trong đó, cơy lúa lƠ đối tợng cơy trồng đợc các nhƠ nghiên cu quan tơm vƠ

đa ra nhiều kết qu nghiên cu ng dng theo các mc tiêu nh: năng sut, cht
lợng, ngắn ngƠy, chống chịu với điều kiện bt thuận (abioticstress) vƠ sơu bệnh hi
(bioticstress). Với những kết qu đư đt đợc, vai trò ca chỉ thị phơn tử DNA đư
đợc khng định nh lƠ một công c mới giúp cho công tác chọn to giống cơy
trồng có hiệu qu hn, chính xác hn vƠ nhanh hn.
1.2.1. Một số chỉ thị phân tử DNA được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu di
truyền và chọn tạo giống lúa
1.2.1.1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai DNA: Chỉ thị đa hình chiều dài các đoạn cắt giới
hạn - RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
Chỉ thị nƠy đợc các nhƠ di truyền học lần đầu tiên giới thiệu trong nghiên
cu lập bn đồ các gen liên quan đến bệnh  ngi (Botstein et al., 1980).  thực
vật, chỉ thị nƠy lần đầu tiên đợc áp dng trong nghiên cu gen kiểm soát tổng hợp
ARN ribosom trong vùng cu trúc nhơn ca lúa mì (Appels and Dvorak, 1982). 

10
lúa, chỉ thị RFLP đợc sử dng nhiều trong lập bn đồ QTLs cho các tính trng cht
lợng vƠ năng sut lúa (Lin et al., 1995), các gen kháng đo ôn (Hittalmani et al.,
1995), gen kháng rầy nơu (Hirabayashi and Ogawa, 1995), các gen kháng bệnh bc
lá (Yoshimura et al., 1998; Yer and McCouch, 2004; He et al., 2006) vƠ nhiều các
tính trng khác nh kh năng chịu mặn, hn… Chỉ thị RFLP lƠ chỉ thị đồng trội, có
kh năng biểu hiện tt c các alen ca cùng một locus gen, do vậy có thể phơn biệt
đợc các cá thể đồng hợp tử vƠ dị hợp tử. Đơy lƠ đặc điểm u việt ca loi chỉ thị
RFLP. Hn chế ca phng pháp nƠy lƠ tốn nhiều thi gian cần có mẫu dò đánh du
vƠ enzyme cắt giới hn, đòi hỏi nhiều trang thiết bị phòng thí nghiệm. Đặc biệt lƠ
cần một lợng lớn DNA.
1.2.1.2. Chỉ thị phân tử dựa trên kĩ thuật phản ứng chuỗi trùng phân (Polymerase
Chain Reaction - PCR)
Kỹ thuật PCR đợc Kary Mullis phát minh ra năm 1985 vƠ đư nhanh chóng
đợc sử dng hầu hết  các phòng thí nghiệm trên toƠn thế giới. Phn ng dựa trên
nguyên tắc tổng hợp DNA nh enzym DNA Polymerase chịu nhiệt (Taq, Pfu…) với

sự có mặt ca đon DNA khuôn mẫu, DNA mồi, các nucleotit (dNTP) gồm 4 loi:
dATP, dCTP, dGTP, dTTP vƠ ion Mg
2+
hot động nh một cht xúc tác (Saiki and
Gelfand, 1989). Tuỳ theo bn cht ca những đon mồi sử dng mƠ có những hệ
thống chỉ thị đặc trng gồm chỉ thị STS, RAPD, SSR, AFLP, SNP, c thể nh sau:
Chỉ thị STS (Sequence Tagged Sites): Chỉ thị STS dựa trên phn ng PCR,
đợc đa ra nh việc xác định trình tự 2 đầu mỗi đon ca mẫu dò dùng trong RFLP
phát hiện đợc đa hình liên kết gen, chọn một đon đặc hiệu để thiết kế mồi dùng
cho phn ng PCR. Đơy lƠ loi chỉ thị đồng trội có thể phơn biệt đợc gen  trng
thái đồng hợp tự vƠ dị hợp tử. Mỗi đon gen khác nhau sẽ có trình tự nucleotide
khác nhau, tùy từng vị trí mƠ mồi có thể gắn vƠo những đon khác nhau, nếu ghép 2
đầu ca một đon DNA nht định thì sẽ đợc nhơn lên đa hình thể hiện qua chiều
dƠi đon đợc xác định qua điện di. Trong nhiều trng hợp, đon nhơn lên có kích
thớc bằng nhau nhng có trình tự nucleotide khác nhau, muốn phát hiện phi dùng
đến enzyme cắt giới hn. Enzyme nƠy nhận biết đợc các trình tự khác nhau đó vƠ
cắt  những vị trí nht định sẽ to ra đợc các đon khác nhau, điện di sẽ xác định
đợc đa hình. Trình tự mồi STS phát hiện sự biến đổi  mc allen ca gen trong

11
phơn tử DNA. Nhợc điểm chỉ thị STS lƠ đòi hỏi phi biết trớc đợc một vƠi trình
tự DNA ca gen (Olson et al., 1989).
Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA): Loi chỉ thị nƠy dựa
trên phn ng PCR, nhơn bội những đon DNA trong hệ gen, sử dng đon mồi đn
lẻ, ngẫu nhiên (random primers) dƠi khong 9-10 nucleotit dới nhiệt độ kết cặp
thp (khong 37
0
C) (Williams et al., 1990). RAPD sinh ra những chỉ thị trội bi sự
có mặt hay vắng mặt những băng DNA đặc trng, vì vậy không phơn biệt đợc thể
dị hợp tử. Đơy lƠ hn chế ca loi chỉ thị nƠy so với chỉ thị đồng trội RFLP. Mặc dù

vậy, chỉ thị nƠy vẫn lƠ một công c hữu hiệu trong việc lập bn đồ di truyền  những
dòng nhị bội, những dòng cận phối hay các quần thể lai tr li. Lợi thế ca loi chỉ
thị nƠy lƠ không cần biết những thông tin về trình tự (William et al., 1993). Do chỉ
thị RAPD có hn chế lƠ độ nhy bị ph thuộc vƠo điều kiện ca phn ng, đôi khi
kết qu không lặp li đợc, nên ngi ta đư khắc phc bằng cách nhơn dòng những
băng RAPD đặc hiệu, xác định trình tự ca chúng rồi thiết kế những đon mồi dƠi
khong 20bp từ c hai đầu vƠ gọi lƠ chỉ thị SCARs (Sequence - Characterized
Amplified Region).
Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism): Loi chỉ thị nƠy
đợc sử dng rộng rưi trong nghiên cu lập bn đồ gen vƠ xác định chỉ thị phơn tử
liên kết gen. Kĩ thuật to ra các loi chỉ thị nƠy đợc gọi lƠ nhơn chọn lọc những
đon cắt giới hn (Selective Restriction Fragment Amplication - SRFA). Phng
pháp nƠy có thể phát hiện đợc sự có mặt ca những đon cắt giới hn bt kỳ (Vos
et al., 1995). Kĩ thuật AFLP có thể to ra số lợng chỉ thị di truyền nhiều nht so với
các kĩ thuật khác đối với mỗi tổ hợp mồi. Lợng DNA tổng số tiêu tốn cho kĩ thuật
nƠy li rt ít. Đơy lƠ một phng pháp có hiệu qu c trong nghiên cu đa dng di
truyền, tìm chỉ thị liên kết vƠ lập bn đồ gen. Tuy nhiên, chỉ thị AFLP chỉ có thể
phát hiện đợc một trng thái alen ca gen, do đó không thể phơn biệt giữa thể đồng
hợp tử vƠ dị hợp tử vƠ giá thƠnh cho nghiên cu lƠ tng đối cao.
Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeates hay Microsatellite): lƠ chỉ thị nghiên
cu đa hình những đon DNA lặp li đn gin, đn vị lặp từ 1 – 6 nucleotide. Bn
cht đa hình ca SSR đợc sinh ra do sự nhơn bội từ DNA tổng số ca hệ gen nh
sử dng 2 đon mồi chặn biên 2 đầu với trình tự ca vùng lặp li. Giá trị ca SSR lƠ

12
 chỗ nó sinh ra đa hình từ rt nhiều vùng tng ng, bao ph rộng khắp hệ gen vƠ
phơn biệt đợc trng thái alen khác nhau ca gen (chỉ thị đồng trội), có thể phơn biệt
đợc đồng hợp tử vƠ dị hợp tử, dễ dƠng phát hiện bằng PCR.  thực vật, tần số vƠ
số lợng SSR đư đợc xác định trên các cơy rừng nhiệt đới, cơy bắp ci (Lagercrantz
et al., 1993), lúa mì vƠ 34 giống cơy trồng khác (Morgante and Oliveri, 1993). Hiện

nay, nghiên cu sƠng lọc (screening) th viện genome lúa cho thy có khong
25.000 chỉ thị SSR. Chỉ thị nƠy đợc sử dng nhiều trong nghiên cu da dng di
truyền, tìm chỉ thị liên kết vƠ lập bn đồ gen với độ chính xác cao, đn gin vƠ rẻ
tiền (McCouch et al., 2002; Liu et al., 2002 )
Chỉ thị SNP (Single Nucleotide Polymorphisms): Chỉ thị đa hình nucleotide
đn (Single Nucleotide Polymorphisms - SNP) có thể phơn biệt sự khác nhau trong
phơn tử AND  mc độ từng nucleotit trong cu trúc di truyền giữa các cá thể hoặc
NST. Chỉ thị SNP đợc tìm ra đầu tiên trong bộ gen ngi, khong 1.250 bp lƠ sƠng
lọc đợc 1 SNP (Liu, 2007) vƠ  lúa thì c khong 200 - 700bp xut hiện 1 SNP
(Kenneth, 2009). Hiện nay, ng dng ca chỉ thị SNP đang rt phổ biết trong lĩnh
vực nghiên cu về di truyền, lập bn đồ gien vƠ xem xét tng quan ca các gien
liên kết trên toƠn bộ genome tới các tính trng nghiên cu (Jin et al., 2010). Những
bộ chỉ thị SNP với mật độ phơn bố trên toƠn bộ genome nƠy đợc rt nhiều viện
nghiên cu vƠ công ty trên thế giới thiết kế vƠ ng dng tiến hƠnh hoƠn toƠn tự động
vƠ đt thông hiệu rt cao (Shen et al., 2004). Trong những năm gần đơy những
nghiên cu về di truyền thông qua các công nghệ genotyping ng dng chỉ thị SNP
đư đợc tiến hƠnh trên rt nhiều loƠi nh lƠ  nho (Lijavetzky et al., 2007),  lúa
(Caicedo et al., 2009; Elizabeth et al., 2009),  đậu tng (Hyten et al., 2009),  lúa
mch (Close et al., 2009),  ngô (Yan et al., 2009),  lúa mì (Akhunov et al., 2009).
Trong ng dng chỉ thị DNA liên kết để chọn gen qui định một tính trng nƠo
đó thì việc lựa chọn chỉ thị lƠ quan trọng quyết định đến sự thƠnh công. Sự lựa chọn
nƠy dựa trên một số đặc điểm u tiên chính nh: độ chính xác ca chỉ thị (liên kết
chặt với gen mc tiêu), dễ sử dng, tuơn th tự động hóa cao, kh năng lặp li cao,
chi phí thp. Bên cnh đó, sự lựa chọn chỉ thị còn phi ph thuộc vƠo thiết bị máy
móc ca phòng thí nghiệm vƠ trình độ ca cán bộ nghiên cu. Một số loi chỉ thị
phơn tử DNA đợc đa ra với các đặc điểm nh sau:

13
Đ
ặc

đi
ểm

RFLP

RADP

AFLP

SSR

SNP

DNA

yêu c
ầu (
μ
g)
(DNA
required)
10

0,2

0,5
-
1,0

0,5

0,5

Ch
t l

ợng
DNA

(DNA quality)

Cao

cao

T. bình

T. bình

cao

S
ố locus
đa h
ình phơn tích
(Number of polymorph loci
analysed)
1,0
–
3,0

1,5
-
50

20
-

100

1,0
–

3,0

1,0

S
ử dng (Easy of use)

Khó

D
ễ

D
ễ

D
ễ

D
ễ

Kh
 n
ăng t
ự
đ
ộng hóa (Amenable
to automation)
Th
p

T. bình

T. bình

Cao

Cao

Kh
 n
ăng l
ặp li
(Reproducibility)

Cao

không

Cao

Cao

Cao

Chi phí
(Cost per analysis)

Cao

Th
p

T. bình

Th
p

Th
p

Nguồn: Korzun (2009)
1.2.2. Một số kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa
Hiện nay, một số gen kiểm soát một số tính trng chính trong cơy lúa nh
thi gian sinh trng, năng sut, cht lợng, kh năng chống chịu sơu bệnh hi
(biotic stress) vƠ các điều kiện bt thuận (abiotic stress) đư đợc định vị trên NST
bằng các chỉ thị phơn tử ADN. Các chỉ thị phơn tử ADN nƠy đợc sử dng nh lƠ

một công c hỗ trợ đắc lực trong công tác lai to vƠ chọn lọc giống lúa mới.
Những năm gần đơy, các nhƠ nghiên cu thuộc IRRI đư thƠnh công trong việc
chuyển gen quỦ vƠo các giống lúa trồng bằng phng lai tr li vƠ chọn lọc nh chỉ
thị phơn tử (MABC). Kết qu đư đợc to ra lƠ các giống lúa vừa có năng sut cao,
vừa có kh năng chống chịu với các điều kiện môi trng bt thuận, đặc biệt lƠ trong
việc quy t nhiều gen kháng bc lá vƠo một giống nh dòng IRBB64 mang bốn gen
kháng Xa4, xa5, Xa7 vƠ Xa21, dòng IRBB63 mang các gen xa5, Xa7, Xa13 (Le et
al., 2006).
Ti Trung Quốc, các nhƠ chọn giống đư sử dng phng pháp MABC để
chuyển thƠnh công hai gen Xa21 vƠ Xa4 vƠo dòng phc hồi Mianhui 725 cho tổ hợp
lúa lai Shuhui 207. Sử dng MABC với các chỉ thị phơn tử liên kết pTA21 vƠ AB9
nhóm tác gi nƠy cũng đư chuyển thƠnh công gen Xa21 vƠo dòng Minghui63. Tng
tự, các tác gi cũng đư thu đợc dòng phc hồi Minghui 63 mang tổ hợp gen kháng