Đánh giá độ thuần, khả năng kháng bệnh bạc lá, đạo ôn, rầy nâu và chất lượng các dòng g2 bốn giống lúa nếp đèo đàng, lúa tẻ khẩu dao, ble châu và pude bằng chỉ thị phân tử DNA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI









NGUYỄN THỊ QUYÊN


ðÁNH GIÁ ðỘ THUẦN, KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ,
ðẠO ÔN, RẦY NÂU VÀ CHẤT LƯỢNG CÁC DÒNG G2 BỐN GIỐNG
LÚA NẾP ðÈO ðÀNG, LÚA TẺ KHẨU DAO, BLE CHÂU VÀ PUDE
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA



LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ: 06.42.02.01



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

HÀ NỘI, 2014
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung
thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2014
TÁC GIẢ LUẬN VĂN


Nguyễn Thị Quyên
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

ii
LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn này, tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ của các
thầy cô giáo, các tập thể, cá nhân, gia ñình cùng bạn bè ñồng nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS.TS. Phan Hữu Tôn ñã tận tình
hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài cũng như hoàn chỉnh
luận văn.
Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô thuộc Bộ môn Sinh học
phân tử và Công nghệ Sinh học ứng dụng, ñã giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến quý

báu và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành luận văn này.
ðể hoàn thành khoá học này, tôi còn nhận ñược sự ñộng viên hỗ trợ rất lớn
của gia ñình, bạn bè ñã tạo ñiều kiện về vật chất và tinh thần ñể tôi học tập và
nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn./.
TÁC GIẢ


Nguyễn Thị Quyên




Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iii

MỤC LỤC
Lời cam ñoan…………………………………………………………………… i
Lời cảm ơn………………………………………………………………………ii
Mục lục………………………………………………………………………….iii
Danh mục bảng.…………………………………………………………………vi
Danh mục hình…………………………………………………………………vii
Danh mục viết tắt…………………………………………………………… viii
Phần I. MỞ ðẦU 1
1.1. ðặt vấn ñề 1
1.2 Mục ñích và yêu cầu 2
1.2.1 Mục ñích 2
1.2.2 Yêu cầu 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3
Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1. Khai thác nguồn gen lúa 4
2.1.1. Nguồn gen lúa quốc tế 4
2.1.2. Nguồn gen lúa trồng Việt Nam 5
2.1.3. Các hướng sử dụng nguồn gen ñịa phương 5
2.1.4. Nguồn gốc, ñặc ñiểm của 4 giống lúa nghiên cứu ñánh giá 6
2.2. ðánh giá ñộ thuần của lúa 8
2.2.1. Khái niệm ñộ thuần 8
2.2.2. Các nguyên nhân làm giảm ñộ thuần 8
2.2.3. Phương pháp, nguyên tắc ñánh giá ñộ thuần 11
2.2.4. Các chỉ thị phân tử ñược ứng dụng trong xác ñịnh ñộ thuần 12
2.3. Nghiên cứu về bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu hại lúa 14
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

iv
2.3.1. Bệnh bạc lá lúa 14
2.3.2. Nghiên cứu về bệnh ñạo ôn 16
2.3.3. Nghiên cứu về rầy nâu 21
2.4. Nghiên cứu về chất lượng lúa 25
Phần III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
3.1. Vật liệu, ñịa ñiểm, thời gian, nội dung nghiên cứu 29
3.1.1. Vật liệu nghiên cứu 29
3.1.2. ðịa ñiểm, thời gian nghiên cứu 29
3.1.3. Nội dung nghiên cứu 29
3.2. Phương pháp nghiên cứu 30
3.2.1 Thí nghiệm khảo sát, ñánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học 30
3.2.2. ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lây nhiễm
nhân tạo 31

3.2.3. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn, rầy nâu các dòng G2 của 4
giống lúa bằng PCR 32
3.2.4. ðánh giá chất lượng của 4 giống lúa 36
3.3. Phương pháp xử lý số liệu 39
Phần IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41
4.1. Một số ñặc ñiểm hình thái bốn giống lúa 41
4.2. Kết quả ñánh giá ñộ thuần qua theo dõi một số tính trạng nông sinh học 42
4.2.1. Kết quả ñánh giá các dòng của giống nếp ðèo ñàng 42
4.1.2. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Pude 42
4.1.3. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Ble châu 43
4.1.4. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Khẩu dao 43
4.3. Kết quả ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu 45
4.3.1. Kết quả ñánh giá khả năng kháng bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo 46
4.3.2. Kết quả chạy PCR kiểm tra gen kháng bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu 48
4.4. ðánh giá các chỉ tiêu về chất lượng gạo 56
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

v

4.4.1. Tỷ lệ gạo lật, gạo xát 56
4.4.2. Chiều dài, chiều rộng và dạng hình gạo xay 57
4.4.3. Dạng nội nhũ và ñộ bạc bụng 58
4.4.4. Hàm lượng amylose 59
4.4.5. Nhiệt ñộ hóa hồ 60
4.3.6. ðánh giá cảm quan mùi thơm 60
PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62
5.1. Kết luận 62
5.2. Kiến nghị 63

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vi
DANH MỤC BẢNG

STT TÊN BẢNG TRANG
3.1 Thành phần dung dịch chiết tách 34
3.2 Thành phần dung dịch TE 34
3.3 Trình tự các mồi dùng ñể phát hiện gen kháng bệnh bạc lá Xa4, Xa7 34
3.4 Trình tự các mồi dùng ñể phát hiện gen kháng rầy nâu Bph4, Bph10 35
3.5 ðánh giá dạng hình gạo xay theo tiêu chuẩn IRRI 1996 37
3.6 ðánh giá nhiệt ñộ hóa hồ và ñộ phân hủy theo thang ñiểm IRRI
(1996) 39
4.1 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống
nếp ðèo ñàng 42
4.2 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống Pude 43
4.3 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống
Ble châu 44
4.4 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống
Khẩu dao 45
4.5 Kết quả ñánh giá khả năng kháng bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo
các dòng của bốn giống lúa 47
4.6 Kết quả kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá, bệnh ñạo
ôn và rầy nâu ở các dòng của bốn giống lúa nghiên cứu 48
4.7 So sánh kết quả xác ñịnh gen kháng bằng PCR và lây nhiễm nhân tạo 51
4.8 Tỷ lệ gạo lật, gạo trắng, chiều dài và dạng hình gạo xay của bốn
giống lúa nghiên cứu 57
4.9 Dạng nội nhũ, ñộ bạc bụng của nội nhũ, màu sắc hạt gạo 59
4.10 Kết quả ñánh giá hàm lượng amylose, nhiệt ñộ hóa hồ và ñánh giá
mùi thơm theo phương pháp kiểm tra với KOH 1,7% 60

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

vii

DANH MỤC HÌNH

STT TÊN HÌNH TRANG
1 Bông, hạt thóc và gạo lật giống nếp ðèo ñàng và tẻ Ble châu 41
2 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR gen Xa4. M: Marker 1kb 50
3 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR gen Xa7. M: Marker 1kb 50
4 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen Pi-ta. M: Marker 1kb 52
5 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen kháng Bph4. M:
Marker 1kb 52
6 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen Bph10. M: Marker 1kb 53
7 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR sau khi cắt bằng enzyme HinF1 phát
hiện gen kháng Bph10. M: Marker 1kb. 53

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu tắt Nội dung
AFLP Amplified fragment lenght polymorphism
ALP Amplicon length polymorphism
AP-PCR Arbitrarily primed – PCR
DAF DNA amplification fingerprinting
EDTA Ethylendiamine tetra acetic acid
IRG International Rice Genebank
IRRI Internationnal Rice Research Institute
MRDHV-DNA Moderately repeated, dispersed, and highly variable DNA
PCR Polymerase chain reaction
PIC Polymorphism Information Content
RAPD Random Amplified Polymorphic DNA
RE Restriction enzyme
RFLP Restriction fragment length polymorphism
SDS Sodium dodecyl sulphate
SSCP Single strand conformation polymorphism
SSR Simple sequence repeat
STS Sequence tagged sites
NST Nhiễm sắc thể
BL Ble châu
ðð ðèo ñàng
PD Pude
KD Khẩu dao
TB Trung bình

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

ix


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

1

Phần I. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng trên thế giới, ñược
trồng phổ biến ở 112 nước. Lúa là nguồn cung cấp lương thực cho hơn 50% dân
số thế giới và là lương thực chính cho phần lớn các quốc gia ở Châu Á, một số
nước ở Châu Phi và Mỹ La tinh (Chang, 2000). Ở Việt Nam, cây lúa là cây
trồng bản ñịa có khả năng thích nghi rộng với các ñiều kiện sinh thái khác nhau.
Lúa vừa cung cấp nguồn lương thực chính, vừa là nông sản xuất khẩu có kim
ngạch lớn ở nước ta (Trần Văn ðạt, 2008). Năng suất và sản lượng lúa của nước
ta không ngừng tăng lên, năm 1990 năng suất lúa ñạt 31,8 tạ/ha; năm 2000: 42,4
tạ/ha; năm 2010: 53 tạ/ha. Sản lượng lúa năm 1990 là 19,2 triệu tấn; năm 2000:
32,5 triệu tấn và năm 2010: 39,9 triệu tấn (Bui Ba Bong, 2010).
ðể ñạt ñược những thành quả trên công tác chọn tạo giống ñóng một vai
trò quan trọng. Một trong những mục tiêu chọn tạo giống lúa hiện nay là tạo ra
các giống lúa vừa có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu ñược nhiều loại
sâu, bệnh hại. Bên cạnh việc tạo các giống lúa mới, công tác bảo tồn, khôi phục
nguồn gen các giống lúa ñịa phương ñang là một yêu cầu cấp thiết. ðây là
nguồn vật liệu khởi ñầu quan trọng ñể các nhà chọn giống tiến hành lai tạo
giống. Việt Nam có ñiều kiện ñịa hình, khí hậu ña dạng, phong phú cùng với sự
ña dạng thành phần các dân tộc nên tài nguyên di truyền lúa thuộc vào loại
phong phú trên thế giới (Chang, 1976). Tập ñoàn các mẫu giống lúa ñịa phương

của nước ta có nhiều ñặc tính ưu việt như khả năng thích ứng rộng, chống chịu
tốt sâu bệnh và các ñiều kiện bất thuận, chất lượng gạo ngon. Tuy nhiên, do sự
phát triển của nền kinh tế trong ñó có nông nghiệp với tốc ñộ nhanh, người dân
ñược tiếp cận với khoa học kỹ thuật tiên tiến, tiếp cận với các giống lúa mới. Do
vậy các giống lúa ñịa phương có chất lượng tốt nhưng năng suất thấp bị thay thế
bởi các giống mới có năng suất cao hơn. Chính ñiều này ñã dẫn ñến nguồn gen
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

2

các giống lúa bản ñịa ñang dần mất ñi. Vì vậy chúng ta cần phải bảo tồn và phát
triển các nguồn gen quý một cách hiệu quả.
Bốn giống lúa ñịa phương nếp ðèo ñàng, tẻ Khẩu dao, Ble châu và Pude
hiện vẫn ñang ñược gieo trồng với diện tích khá lớn, do chúng có những ưu
ñiểm mà nhiều giống lúa mới khác không thể thay thế ñược như: chất lượng cao,
dẻo, thơm lâu, khả năng chống chịu với ñiều kiện ngoại cảnh, kháng sâu bệnh
tốt. Nhưng do trình ñộ canh tác, kỹ thuật lưu giữ giống chưa tốt nên các giống
trên ngày bị thoái hóa, bị mất nhiều ñặc tính tốt làm cho năng suất, chất lượng
của các giống bị suy giảm, diện tích ñang dần bị thu hẹp. Vì vậy cần thiết phải
ñược tách lọc và phục tráng, làm thuần. Chúng tôi ñã tiến hành phục tráng và thu
ñược các dòng G1 của 4 giống lúa trên. Các dòng G1 sau khi ñã ñược chọn lọc
cần ñược ñánh giá một cách toàn diện các ñặc ñiểm nông sinh học, chất lượng,
ñộ thuần, và khả năng chống chịu bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu.
Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi tiến hành ñề tài: “ðánh giá ñộ
thuần, khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn, rầy nâu và chất lượng các dòng
G2 bốn giống lúa nếp ðèo ñàng, lúa tẻ Khẩu dao, Ble châu và Pude bằng chỉ
thị phân tử DNA”.
1.2 Mục ñích và yêu cầu
1.2.1 Mục ñích
- ðánh giá ñộ thuần của các dòng G2 chọn lọc từ 4 giống lúa ðèo ñàng,

Khẩu dao, Ble châu, Pude.
- ðánh giá chất lượng, khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu của
4 giống ðèo ñàng, Khẩu dao, Ble châu, Pude.
1.2.2 Yêu cầu
+ Khảo sát, ñánh giá ñộ thuần của các dòng G2 chọn lọc từ 4 giống lúa:
ðèo ñàng, Khẩu dao, Ble châu, Pude.
+ Tiến hành ñánh giá nhân tạo bệnh bạc lá của 4 giống lúa bằng cách lây
nhiễm với nguồn bệnh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

3

+ Xác ñịnh gen kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn và kháng rầy nâu bằng chỉ thị
phân tử.
+ ðánh giá các chỉ tiêu về chất lượng.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của ñề tài góp phần hoàn thiện qui trình phục tráng
bốn giống lúa Nếp ðèo ñàng, Khẩu dao, Ble châu, Pude.
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
- ðánh giá ñộ thuần nhằm chọn lọc ñược các dòng G2 chuẩn, ñúng giống
ñể tiến hành hỗn các dòng, thu ñược các hạt giống lúa siêu nguyên chủng của bốn
giống lúa.
- Việc khảo sát nguồn gen kháng bạc lá, ñạo ôn, rầy nâu và ñánh giá chất
lượng bốn giống lúa nghiên cứu là nền tảng cho việc chọn vật liệu khởi ñầu
trong công tác lai tạo giống và việc ñưa các gen quan trọng vào các giống lúa.


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

4

Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Khai thác nguồn gen lúa
2.1.1. Nguồn gen lúa quốc tế
Thế giới ñã quan tâm ñến việc bảo tồn quỹ gen cây trồng nói chung và cây
lúa nói riêng từ nhiều thập kỷ trước. Ngay từ năm 1924, Viện nghiên cứu cây trồng
Liên xô cũ (Vir) ñược thành lập mà nhiệm vụ chính của nó là thu thập, ñánh giá và
bảo quản nguồn gen cây trồng. Theo số liệu ñã công bố thì ngân hàng gen của viện
bảo tồn tới 150000 mẫu giống cây trồng và cây dại thân thuộc ñược thu thập và
cung cấp miễn phí cho các chương trình hợp tác, các chương trình chọn tạo giống
của các quốc gia mà những mẫu giống cây trồng quốc gia ñó cần nhưng chưa có
ñiều kiện thu thâp bảo tồn. Trong chương trình hợp tác Việt – Xô giai ñoạn 1983-
1987, VIR ñã ñưa vào Việt Nam 2.259, mẫu giống lúa và nhiều loại cây khác như
ñậu, ñỗ, cà chua, ớt, ñay, bông (Nguyễn Văn Hiển, 2000).
Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI ñược thành lập năm 1962 ñã tiến hành
thu thập nguồn gen cây lúa phục vụ cho công tác cải tiến giống lúa và ñến năm
1977 chính thức khai trương ngân hàng gen cây lúa Quốc tế IRG (International
Rice Genbank). Tại ñây một tập ñoàn lúa từ 110 quốc gia trên Thế giới ñược thu
thập, ñánh giá mô tả, bảo tồn. Trong bộ sưu tập ñó có tới hơn 80000 mẫu, trong
ñó các giống lúa trồng Châu Á O. sativa chiếm tới 95%, Oryzae glaberrima
1.4%, có 21 loài hoang dại chiếm 2.9%. Hiện nay còn 2194 mẫu ñang ở thời kỳ
nhân hạt chuẩn bị ñăng ký vào ngân hàng gen cây lúa (Nguyễn Văn Hiển, 2000).
IRRI ñã hợp tác chính thức với Việt Nam từ năm 1975 trong chương trình
thử nghiệm giống lúa Quốc tế (IRTP) trước ñây và nay là chương trình ñánh giá
nguồn gen cây lúa (INGER). Trong quá trình hợp tác, Việt Nam ñã nhận ñược
297 tập ñoàn giống lúa gồm hàng ngàn mẫu giống mang nhiều ñặc ñiểm nông
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

5

sinh học tốt, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh và ñiều kiện
ngoại cảnh bất thuận như hạn, úng, chua, mặn, phèn (Nguyễn Văn Hiển, 2000).
2.1.2. Nguồn gen lúa trồng Việt Nam
Nguồn gen cây lúa Việt Nam thuộc dạng phong phú. Công việc thu thập
và bảo tồn nguồn gen cây lúa ở nước ta ñã ñược bắt ñầu từ những năm 1977.
ðến nay Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật ñã thu thập và hiện ñang bảo
tồn trên 5000 mẫu giống, Viện lúa ñồng bằng sông Cửu Long ñang bảo tồn hơn
1800 mẫu giống (Nguyễn Văn Luật, 2009).
Lê Thị Dự (2000) phân tích ña dạng di truyền vật liệu khởi ñầu cho thấy
47 giống lúa ñịa phương và cải tiến có sự ña dạng di truyền cao và ñược phân
thành năm nhóm theo khoảng cách di truyền. Nguyễn Thị Quỳnh (2004) nghiên
cứu ñánh giá ña dạng của 711 giống lúa ñịa phương thu thập tại 17 tỉnh thuộc
các vùng sinh thái nông nghiệp Tây Bắc, ðông Bắc và ñồng bằng sông Hồng.
Kết quả trong thành phần của tập ñoàn có 81,8% giống thuộc loại hình japonica,
18,2% giống thuộc loại hình indica. Trần Danh Sửu (2008) ñã ñánh giá ña dạng
di truyền của lúa tám ñặc sản Việt Nam kết quả phát hiện 36,6% mẫu giống
thuộc loài phụ japonica, trong ñó có 20/21 giống có mùi thơm là nguồn tài
nguyên cực kì quý hiếm trên thế giới. ðánh giá ña dạng di truyền các nguồn vật
liệu mẫu giống lúa ñịa phương, nhập nội và giống cải tiến, thiết lập mối quan hệ
giữa chúng dựa vào ñặc ñiểm hình thái và nông học là mục ñích của nghiên cứu
này phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa thuần có năng suất và chất lượng.
2.1.3. Các hướng sử dụng nguồn gen ñịa phương
Các giống ñịa phương ñược hình thành do quá trình chọn lọc tự nhiên và
nhân tạo lâu dài trong ñiều kiện ñịa phương. Các ñặc ñiểm cơ bản của giống và
quần thể ñịa phương là: Cho năng suất ổn ñịnh do thích nghi cao với ñiều kiện
ñịa phương; có tính chống chịu cao với một số loài sâu bệnh nguy hiểm và ñiều
kiện ngoại cảnh bất thuận; là một quần thể phức tạp bao gồm nhiều dạng trong
ñó dạng chính chiếm ưu thế, tất cả các dạng này ñảm bảo cho giống ñịa phương

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

6

có tính thích nghi cao với ñiều kiện ñịa phương. Do ñó các giống ñịa phương
thường ñược dùng trong các hướng:
+ Dùng cho chọn lọc trực tiếp: từ các giống ñịa phương chọn ra các dạng
tốt nhất với kiểu sinh thái ñịa lý và gây thành giống mới. Ví dụ: Mộc tuyền ñược
chọn ra từ giống Mộc khâm.
+ Dùng trong các tổ hợp lai: các giống lúa ñịa phương có phẩm chất tốt,
chống chịu cao, thích ứng khá ñể lai với các giống khác có tính trạng bổ sung
như: thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao nhằm tạo giống mới có tính
trạng tốt. Ví dụ: NN75-1 do lai NN8 với 813.
+ Các giống ñịa phương có các tính trạng quý nhưng còn các nhược ñiểm
ñược sử dụng làm vật liệu gây ñột biến nhằm cải tiến các tính trạng mong muốn.
Ví dụ: Giống nếp cái hoa vàng có phẩm chất tốt song phản ứng với ánh sáng
ngày ngắn, cây cao dễ ñổ ñược dùng làm vật liệu gây ñột biến ñể tạo ta dòng ñột
biến hoa vàng cấy ñược cả hai vụ, phẩm chất gạo như nếp hoa vàng (Nguyễn
Văn Hiển, 2000).
2.1.4. Nguồn gốc, ñặc ñiểm của 4 giống lúa nghiên cứu ñánh giá
Từ năm 2000 ñến nay, trên cơ sở dự án JICA hợp tác với Nhật Bản, Bộ
môn Công nghệ sinh học, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã thu thập và
bảo tồn ñược 970 mẫu giống lúa ñịa phương miền Bắc Việt Nam. Trong số ñó
có 04 giống lúa nương chất lượng cao, chống chịu tốt với sâu bệnh và ñiều kiện
ngoại cảnh bất lợi là giống ðèo ñàng, Pude, Blechau và Khẩu dao. Các giống
trên có nhiều ưu ñiểm như chất lượng cao, chống chịu tốt, ñược nông dân có
nhu cầu giữ lại và ñang trồng với diện tích nhất ñịnh. Hiện tại, 4 giống lúa này
ñang ñược phục tráng lại.
Giống ðèo ñàng, trồng ở Nà Nạ, Xiêng Trang, Bản lá Sinh Long huyện
Na Hang tỉnh Tuyên Quang, hiện ước tính diện tích còn khoảng từ 10 – 20 ha.

ðèo ñàng là giống lúa nếp ñặc sản ñịa phương ñược trồng trên nương từ tháng 6
– 7, thu hoạch vào tháng 10 -11, chịu hạn tốt, chiều cao cây trung bình, chống
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

7

ñổ tốt, ñẻ ít, bông to > 200 hạt, cây cứng, lá khá rộng và dài. Hạt gạo trong, hơi
bầu và bóng, tỷ lệ gạo nguyên cao, cơm thơm và dẻo rất lâu. Giống này có khả
năng kháng ñược bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu tốt. Tuy nhiên, nguồn hạt giống
của giống này do không ñược làm thuần nên tỷ lệ phân ly, hạt lẫn tạp (khác màu,
khác dạng, khác chất lượng ) cao, vì thế chất lượng của giống lúa này không ổn
ñịnh, năng suất suy giảm nghiêm trọng và diện tích gieo trồng cũng ngày càng
thu hẹp lại, rất cần phải ñược phục tráng phát triển lại giống lúa nếp chất lượng
cao này.
Giống lúa Pude là giống lúa tẻ nương hiện ñược gieo trồng nhiều ở các xã
Phình Sáng, Ka Ma, Mường Chung, Mường Mùn, Tỏa Tình và Kênh Phong của
huyện Tuần Giáo, tỉnh ðiện Biên. Giống lúa Pude ñược các bà con dân tộc trồng
trên nhiều loại ñất khác nhau, hiện diện tích gieo cấy toàn huyện khoảng 50 - 60
ha. Giống có khả năng chịu hạn tốt, kháng ñược bệnh bạc lá, ñạo ôn và sâu
bệnh, khả năng ñẻ nhánh trung bình, thâm canh cao có thể bị ñổ, năng suất có
thể ñạt 2,5 – 3,0 tấn/ha. Thời vụ gieo trồng từ tháng 4 thu hoạch vào cuối tháng
10. Giống có dạng hạt hơi bầu, gạo trong không bạc bụng, cơm thơm dẻo, nấu
ñể từ 10 – 12 giờ vẫn còn dẻo, hàm lượng amylose khoảng 16 – 18%. ðây là
giống lúa ñặc sản ñịa phương của huyện Tuần Giáo tỉnh ðiện Biên. Tuy nhiên
giống bị lẫn tạp và thoái hóa mạnh, năng suất và chất lượng không ổn ñịnh nên
rất cần ñược phục tráng lại.
Giống Ble châu ở Sơn La là giống lúa nương ñặc sản ñịa phương tỉnh
Sơn La, hiện ñang ñược gieo trồng ở nhiều nơi thuộc huyện Mộc Châu, Thuận
Châu và Sông Mã, vùng có người H’Mông sinh sống, với diện tích mỗi huyện
ước khoảng 10 – 30 ha. Giống có ñặc ñiểm hạt nhỏ, thon dài, màu trắng sáng,

gạo trong, hàm lượng amylose trung bình 18 – 20%, cơm mềm thơm và ngon
ñược gieo trồng trên nhiều loại ñất từ tháng 4 - 5 thu hoạch vào khoảng tháng 9
– 10. Giống lúa này có khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn khá.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

8

Giống Khẩu dao Sơn La cũng là giống lúa nương, ñược người Dao trồng
nhiều ở các huyện Mộc Châu, Phù Yên, gieo từ tháng 4 thu hoạch vào tháng 9 –
10. Giống lúa này ñược trồng ở ruộng nương và trên cả ruộng nước, thời gian
sinh trưởng thuộc nhóm dài ngày. Hạt nhỏ, dài, cơm thơm và rất dẻo, nấu ñể 10
– 12 tiếng cơm vẫn dẻo và ngon. Hạt gạo trong, không bạc bụng, hàm lượng
amylose khoảng 16 – 18%. ðây cũng là giống lúa ñặc sản ñịa phương của tỉnh
Sơn La, tuy nhiên giống cũng bị lẫn tạp nhiều cần phải ñược phục tráng lại.
2.2. ðánh giá ñộ thuần của lúa
2.2.1. Khái niệm ñộ thuần
ðộ thuần giống (Varietal purity): Là tỷ lệ phần trăm các cây ñồng nhất về
các tính trạng ñặc trưng của giống so với tổng số cây kiểm tra (TCVN 8547: 2011).
ðộ thuần hạt giống bao gồm: ñộ ñồng nhất của các dòng và ñộ thuần di
truyền của dòng ñó.
Dòng thuần là dòng ñồng hợp tử về kiểu gen và ñồng nhất về kiểu hình.
ðộ “ñồng ñều” hay ñộ thuần của dòng là khái niệm tương ñối ñể chỉ các dòng tự
phối ñã ñạt ñến ñộ ñồng hợp tử cao và ổn ñịnh ở nhiều tính trạng.
2.2.2. Các nguyên nhân làm giảm ñộ thuần
Duy trì ñộ thuần của các dòng, giống lúa là một trở ngại lớn trong các
chương trình nghiên cứu, chọn tạo giống, ñặc biệt là duy trì ñộ thuần của các
dòng cha mẹ ñối với lúa lai. ðộ thuần của hạt giống thường giảm ñi sau mỗi vụ
gieo trồng.
Hiện tượng suy giảm ñộ thuần này có thể do một hoặc vài nguyên nhân
như sau (Vũ Văn Liết, 2007):

+ Lẫn tạp cơ giới: do quản lý kém từ gieo hạt ñến thu hoạch, chế biến,
bảo quản và vận chuyển hạt giống. ðây là nguyên nhân nguy hiểm dẫn ñến suy
giảm ñộ thuần một cách nghiêm trọng, ñặc biệt khi hệ số nhân của giống lẫn cao
hơn hệ số nhân của giống cơ bản.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

9

+ Lẫn tạp sinh học: do ñiều kiện cách ly không ñảm bảo, giống cơ bản nhận
phấn của các giống khác loài trong khu vực sản xuất dẫn ñến phân ly tạo cá thể
khác dạng ở lần nhân tiếp theo.Lẫn sinh học xảy ra cả với cây tự thụ phấn và cây
giao phấn, nhưng cây giao phấn xảy ra thoái hóa nhanh và nghiêm trọng hơn.
+ Lẫn tạp do hiện tượng phân ly: Những giống cây trồng, dòng bố mẹ
ñược tạo ra từ các nguồn vật liệu biến dị bằng lai, ñột biến…nhưng không thể
chọn ñồng hợp tử trên tất cả các cặp gen, hoặc ngay bản thân chúng còn tồn tại
các cặp gen dị hợp. Trong quá trình gieo trồng các cặp gen dị hợp ñó sẽ phân ly
tạo ra cá thể khác dạng.
+ Lẫn tạp từ ñột biến tự nhiên: Cây trồng trên ñồng ruộng chịu tác ñộng
của các yếu tố môi trường: khí hậu, ñất ñai, tia bức xạ,…những thay ñổi ñó dẫn
ñến ñột biến tự nhiên.
+ Tích lũy bệnh: Tích lũy bệnh là nguyên nhân thoái hóa giống, ñặc biệt
bệnh virus. Sản xuất giống một loài cây trồng trên một khu ñất trong nhiều vụ,
nhiều năm dẫn ñến tăng mức ñộ bệnh gây ra thoái hóa giống
+ Kỹ thuật sản xuất không phù hợp: ñiều kiện sản xuất không phù hợp gây
thoái hóa giống thông qua chất lượng hạt giống kém, thay ñổi di truyền hay
nhiễm bệnh.
Biện pháp khắc phục
+ Có khu sản xuất giống riêng
+ Vệ sinh dụng cụ, máy móc, ñồng ruộng, sân phơi, nhà kho và dụng cụ
chứa trước khi sản xuất

+ Loại bỏ cây khác dạng, hạt khác dạng
+ Cách ly theo ñúng quy ñịnh
+ Sản xuất trong ñiều kiện, mùa vụ thích hợp
+ Luân canh cây trồng
+ Thay ñổi khu vực sản xuất
+ Vệ sinh ñồng ruộng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

10
+ Áp dụng kỹ thuật IPM
+ Áp dụng kỹ thuật tối ưu ñối với loài cây trồng khi sản xuất hạt giống.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

11
2.2.3. Phương pháp, nguyên tắc ñánh giá ñộ thuần
* Phương pháp xác ñịnh ñộ thuần: (Xianzheng, 2006)
+ Thông qua việc xác ñịnh ña dạng di truyền ñể kiểm tra tính xác thực của
mẫu ñã ñược xác ñịnh. ðộ thuần là sự thống nhất của các dòng phân tích.
+ Thông qua sự ñồng ñều giữa các chỉ tiêu về hình thái, năng suất, chất
lượng và khả năng kháng bệnh…
* Nguyên tắc xác ñịnh ñộ thuần:
+ ðộ thuần giống theo phương pháp truyền thống ñược ñánh giá bằng
cách ñếm số cây khác dạng trong tổng số cây kiểm tra trong ô thí nghiệm và ñối
chiếu với chỉ tiêu ñộ thuần giống.
+ ðộ thuần của giống theo phương pháp phân tích DNA ñược xác ñịnh
bằng tỷ lệ phần trăm các phân ñoạn ñồng hình trên tổng số các phân ñoạn ñược
nhân bản. (ðinh Thị Phòng và cs., 2009)
* Cách kiểm tra ñộ thuần: Xác ñịnh hình dạng hạt, xác ñịnh cây con, phân tích
ñiện di protein, khảo nghiệm mùa vụ. Nhưng những phương pháp này ñều có
nhược ñiểm, xác ñịnh hình thái của hạt có thể phân biệt ñược những ñặc ñiểm

khác biệt lớn, nhưng những ñặc ñiểm có sự sai khác ít hơn thì ñộ chính xác sẽ
kém. Xác ñịnh cây ở giai ñoạn còn non với một lượng lớn các ñặc ñiểm khác
nhau sẽ xác ñịnh ñược ít loài hơn. Các phương pháp ñánh giá dựa trên vật hậu,
hình thái này ñều bị ảnh hưởng bởi môi trường, việc nhân rộng các quan sát thực
ñịa là tốn kém, tốn thời gian, không chính xác. Hình thái học không thể cung cấp
thông tin về ñộ tinh khiết của các thuộc tính di truyền cụ thể liên quan ñến chất
lượng ngũ cốc hoặc sâu bệnh hoặc kháng thuốc diệt cỏ… Phương pháp sinh hóa,
ñiện di protein, hoặc nghiên cứu ñánh dấu isozym cũng bị ảnh hưởng bởi môi
trường và tiết lộ ña hình thấp. Khảo nghiệm mùa vụ là một phương pháp xác
ñịnh ñộ thuần ñáng tin cậy, nhưng phương pháp này ñòi hỏi một mùa sinh
trưởng, phát triển, ñòi hỏi thời gian dài, tốn kém, và cách xác ñịnh này bị ảnh
hưởng bởi yếu tố con người, khí hậu dẫn ñến kết quả không chính xác. ðể khắc
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

12
phục những hạn chế ñó, người ta ñưa ra những phương pháp mới. ðặc biệt sự
phát triển của công nghệ sinh học ñã ñưa ñến những thành công trong việc sử
dụng chỉ thị phân tử ñể ñánh giá ñộ thuần của hạt giống (Xianzheng, 2006).
2.2.4. Các chỉ thị phân tử ñược ứng dụng trong xác ñịnh ñộ thuần
Theo Phan Hữu Tôn, 2005:
a. Lai DNA/DNA (Phương pháp RFLP ña hình các ñoạn cắt giới hạn):
Dùng các enzyme cắt giới hạn (RE: restriction enzym) cắt các trình tự gen
thành các ñoạn ngắn, ñiện di sản phẩm và phát hiện bằng các mẫu dò ñặc hiệu
ñể nhận dạng gen.
b. ALP (Amplicon length polymorphism):
Sự ña hình chiều dài những ñoạn DNA ñược nhân bản trên cơ sở phương
pháp PCR.
c. AFLP (Amplified fragment lenght polymorphism):
ðược Vos và cộng sự ñề xuất năm 1995. Phương pháp này tiến hành trên
cơ sở kết hợp của phương pháp RFLP và RAPD. ðầu tiên người ta dùng enzym

cắt hạn chế ñể cắt ñoạn DNA, sau ñó ñính thêm ñoạn DNA adapter dựa trên
trình tự cắt của enzym, thiết kế ñoạn mồi trên cơ sở ñoạn adapter có chọn lọc
thêm 1 - 2 nucleotit ngẫu nhiên gắn thêm vào ñầu 3' của adapter, dùng phản ứng
PCR ñể nhân các ñoạn cắt, tạo ra sự ña hình các ñoạn DNA ñược nhân bản.
d. RAPD (Random amplified polymorphic DNA):
Sự ña hình những ñoạn ADN ñược nhân lên một cách ngẫu nhiên trên cơ
sở phương pháp PCR dùng một ñoạn mồi.
e. DAF (DNA amplification fingerprinting)
Phương pháp nhân DNA in vân tay dùng rất nhiều ñoạn mồi ñơn ngắn.
f. SSR (single sequence repeat, microsetellite)
Phương pháp nhân hoặc lai những ñoạn DNA lặp lại trong genom, ñể
nghiên cứu ña hình di truyền. Bằng cách cắt DNA genom bằng enzym cắt giới
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

13
hạn, phân tách chúng trên trường ñiện di, sau ñó ñem lai với các ñoạn lặp lại
ñược tổng hợp nhân tạo hoặc ñã ñược biết trước làm mẫu dò (probe).
g. AP-PCR (arbitrarily primed- PCR)
Phương pháp dùng hai ñoạn mồi tuỳ hứng ñể nhân gen DNA bằng PCR,
nhằm xác ñịnh sự ña hình của các gen.
h. SSCP (Single strand conformation polymorphism)
Sự ña hình về cấu trúc sợi ñơn DNA, trong genom có một số vị trí DNA
tại ñó mở xoắn tạo thành 2 sợi ñơn. Những vị trí này ñược sử dụng ñể nghiên
cứu sự ña dạng genom sinh vật, ngoài ra còn ñược dùng làm chỉ thị liên quan
ñến các gen tính trạng khác.
i. MRDHV-DNA (Moderately repeat, dispersed, and highly variable DNA,
minisatellite)
Phương pháp dùng kỹ nghệ DNA ñể nghiên cứu sự ña dạng của những
ñoạn DNA mẫu vệ tinh nhỏ dễ biến ñộng, phân tán, lặp ñi lặp lại trong bộ
genom của sinh vật.

* Tương lai áp dụng chỉ thị PCR trong chọn tạo giống lúa
Sự phát triển nhanh chóng của kĩ thuật chỉ thị ADN ñã cho phép các nhà
khoa học có cơ hội sử dụng những phương tiện mới thay thế phương pháp cũ
trong chọn giống cây trồng. Ưu việt cơ bản của phương pháp chọn lọc chỉ thị
phân tử là rút ngắn thời gian tạo giống và giảm giá thành trong việc chọn lọc
những tính trạng mà khó có thể ñánh giá ñược trong ñiều kiện truyền thống. Do
vậy chọn lọc chỉ thị phân tử cho phép tăng hiệu quả của chọn lọc, qui tụ ñược
nhiều gen nhằm tăng khả năng chống bệnh cho lúa góp phần vào việc tăng sản
lượng lúa.
Tuy nhiên vẫn còn 3 trở ngại cần ñược khắc phục ñể sử dụng có hiệu quả
phương pháp này.
+ Thứ nhất là hiện nay tốc ñộ nghiên cứu về ñịnh vị gen còn rất chậm ñã làm
hạn chế vốn gen có thể dùng phương pháp này. Thêm vào nữa rất nhiều gen chọn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

14
lọc còn nằm khá xa các chỉ thị phân tử ñã ñược nghiên cứu, do vậy không thể sử
dụng ñược. Vấn ñề này không chỉ xẩy ra ñối với lúa mà còn ñối với cây trồng khác,
cần phải phát triển kĩ thuật mới nhằm ñịnh vị nhanh và nhiều gen hơn.
+ Trở ngại thứ hai là số lượng có hạn các chỉ thị PCR ñược ứng dụng
trong chọn lọc chỉ thị phân tử. Mặc dầu có nhiều gen ñã ñược ñịnh vị với RFLP
hoặc các chỉ thị khác nhưng ít chỉ thị có thể dùng chuyển sang phương pháp
PCR, bởi vì có trường hợp sự ña hình của sản phẩm PCR bị biến mất khi RFLP
hoặc chỉ thị phân tử khác ñược chuyển ñổi thành phương pháp PCR chỉ thị phân
tử. ðể khắc phục vấn ñề này, việc ñiều tra có hệ thống nhiều nguồn gen lúa về
sự ña hình của chúng trên cơ sở phương pháp chỉ thị PCR là rất cần thiết. Kết
quả ñiều tra sẽ cung cấp số liệu cơ sở từ ñó nhà chọn giống có thể chọn những
chỉ thị nào có thể chuyển sang PCR cho kết quả một cách ñáng tin cậy.
+ Trở ngại thứ 3 là giá thành của phương pháp chỉ thị phân tử còn khá
cao, giá này thay ñổi tuỳ theo tính trạng, giá này còn phụ thuộc vào từng nước.

Những tính trạng nào bằng phương pháp chọn giống thông thường không thể qui
tụ nhiều gen vào 1 cây ñược thì nên áp dụng phương pháp chỉ thị phân tử sẽ có ý
nghĩa hơn.
2.3. Nghiên cứu về bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu hại lúa
2.3.1. Bệnh bạc lá lúa
2.3.1.1 Cơ sở của tính kháng bệnh bạc lá
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra, là
một trong những bệnh hại làm giảm nghiêm trọng năng suất ở các vùng trồng
lúa của Châu Á (Mew, 1993). Bệnh ñược phát hiện lần ñầu tiên ở Nhật Bản vào
khoảng năm 1884 - 1885. Bệnh bạc lá phát sinh và gây hại suốt từ thời kì mạ ñến
chín nhưng có triệu chứng ñiển hình là ở thời kỳ sau ñẻ nhánh - trỗ, chín sữa. Tác
hại chủ yếu của bệnh làm lá úa, ñặc biệt là lá ñòng sớm tàn, nhanh chóng bị khô
chết, bộ lá úa xơ xác ảnh hưởng tới hiệu quả quang hợp tích luỹ chất khô, dẫn
ñến giảm khối lượng 1000 hạt, tỉ lệ hạt lép cao, năng suất sút kém.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

15
Tính kháng bệnh bạc lá có thể ñược kiểm tra bởi một gen trội, một gen lặn
hoặc gen trội không hoàn toàn, hay do nhiều gen cùng liên kết quy ñịnh. Tuy
nhiên, các gen kháng bạc lá dù là gen trội (Xa) hay gen lặn (xa) ñều có ý nghĩa
ñối với chọn giống. Những gen lặn chỉ ñược dùng trong chương trình chọn
giống lúa thuần do chúng chỉ biểu hiện ñược khả năng kháng khi ở dạng ñồng
hợp, còn những gen trội lại có ý nghĩa ñối với cả việc chọn giống lúa lai và
giống lúa thuần. Hiện nay, ñã phát hiện có 30 gen kháng bệnh, trong ñó có 21
gen trội và 9 gen lặn (Xu, 2007).
2.3.1.2. Ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu và chọn tạo giống
kháng bệnh bạc lá
Sự phát triển của công nghệ sinh học ñã mang ñến những bước tiến ñáng
kể trong nghiên cứu và chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá. Cho ñến nay có trên
30 gen kháng bệnh bạc lá ñã ñược phát hiện ở lúa trồng và lúa dại (Wang và cs.,

2009). Từ các kết quả nghiên cứu trong nước, bước ñầu có thể khẳng ñịnh các
gen Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa13, Xa14 là các gen kháng thường có mặt
trên các giống lúa ñịa phương ở Việt Nam. Trong ñó, các gen kháng Xa4, xa5 và
Xa7, là các gen kháng hữu hiệu với các chủng ở Việt Nam, các gen này có nghĩa
quan trọng trong việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh (Phan Hữu Tôn và Bùi
Trọng Thủy, 2004).
Các chỉ thị phân tử liên kết chặt với các gen kháng bệnh ñã ñược xác
ñịnh như: chỉ thị RZ390, RG556 và RG207 liên kết với gen xa5, gen Xa21 ñược
xác ñịnh thuộc nhiễm sắc thể (NST) số 11 và liên kết chặt với chỉ thị pTA248
(Ronald và cs., 1992)… Với các phát hiện trên, nhiều nhà chọn tạo giống trên
thế giới ñã sử dụng marker phân tử ñể phát hiện ra các gen quan tâm. Luo Yan-
chang và cs. (2004) sử dụng chỉ thị pTA248 và RM248 xác ñịnh gen Xa21,
Siriporn Korinsak và cs. (2009) sử dụng chỉ thị SSR (RM30, RM7243, RM5509,
RM400) ñể phát hiện gen kháng bệnh bạc lá.