Sử dụng dấu chuẩn phân tử để phát hiện gen kháng bệnh đạo ôn của các giống lúa (oryza sativa l ) và phương pháp chồng gen tạo giống kháng ổn định

GIÁO D C VÀ ÀO T O

VI N KHOA

B

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

C NÔNG NGHI P VI T NAM

-------------------

BÙI TH D

NG KHUY U

D NG D U CHU N PHÂN T
PHÁT HI N GEN KHÁNG B NH
O ÔN
A CÁC GI NG LÚA (Oryza sativa L.) VÀ PH
NGPHÁP
CH NG GEN T O GI NG KHÁNG

N

LU N ÁN TI N S NÔNG NGHI P

C N TH

- 2012

NH


i

GIÁO D C VÀ ÀO T O

VI N KHOA

B

NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

C NÔNG NGHI P VI T NAM

-------------------

BÙI TH D

NG KHUY U

D NG D U CHU N PHÂN T
PHÁT HI N GEN KHÁNG B NH
O ÔN
A CÁC GI NG LÚA (Oryza sativa L.) VÀ PH
NGPHÁP
CH NG GEN T O GI NG KHÁNG

N

NH

Chuyên ngành: Di truy n và ch n gi ng cây tr ng
Mã s : 62 62 05 01

LU N ÁN TI N S NÔNG NGHI P

Ng

ih

ng d n khoa h c:
GS. TS. Nguy n Th Lang

C N TH

- 2012


ii

NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
c l p – T do – H nh phúc
-------------

I CAM OAN

Tôi xin cam oan công trình nghiên c u “
phát hi n gen kháng b nh

d ng d u chu n phân t

o ôn c a các gi ng lúa (Oryza sativa L.) và ph

pháp ch ng gen t o gi ng kháng n

ng

nh” này là c a riêng tôi. Các s li u, k t

qu nêu trong lu n án là trung th c và ch a t ng

c ai công b trong b t k công

trình nào khác.

Tác gi lu n án

Bùi Th D

ng Khuy u


iii

L IC MT
- Tôi xin chân thành g i l i c m n, l i tri ân sâu s c

n GS.TS. Nguy n Th Lang

và GS.TS. Bùi Chí B u ã t n tình ch d n các ki n th c, n i dung, ph
là ngu n

ng viên l n

- Tôi xin chân thành

tôi

c hoàn thi n lu n án.

m n:

+ Các th y cô tham gia gi ng
Vi n Lúa

y l p nghiên c u sinh khóa 1

ac s

ào

o

ng b ng sông C u Long.

+ Vi n Lúa

ng b ng sông C u Long ã giúp

tôi trong su t th i gian
+ Phòng Khoa
Ban ào t o sau
giúp

ng pháp và

c t p, th c hi n

và t o i u ki n thu n l i cho

tài và hoàn thi n lu n án.

c và H p tác qu c t Vi n Lúa
i

ng b ng sông C u Long và

c Vi n Khoa h c Nông nghi p Vi t Nam ã h

tôi t n tình trong th i gian

+ Các th y cô trong h i

ng d n và

c t p, nghiên c u và b o v lu n án.

ng c p c s , c p vi n ã t n tình góp ý giúp tôi ch nh

a hoàn thi n lu n án.
+ Các nhà khoa h c ã g i nh n xét ánh giá và ch ra nh ng

m

b sung

a ch a lu n án.
+ Các

ng nghi p b môn Di truy n và Ch n gi ng-Vi n Lúa

C u Long ã t n tính giúp
hi n

và

ng viên tôi trong su t th i gian

ng b ng sông
c t p, th c

tài và hoàn thi n lu n án.

+ Gia ình cùng các
cho tôi trong su t th i gian

n bè thân h u,

ng nghi p ã luôn

c t p, th c hi n

- Kính dâng lên ba má l i c m n su t

ng viên, giúp

tài và hoàn thi n lu n án này.

i ã nuôi d y và

ng viên con h c t p

Tác gi lu n án

Bùi Th D

ng Khuy u


iv

CL C
c

N i dung

Trang

Trang ph bìa

i

L i cam oan

ii

L ic mt

iii

M cl c

iv

Danh sách các b ng

vii

Danh sách các hình

ix

Danh sách các bi u

xi

Danh sách các gi n

xii

Danh sách các s

xiii

Danh m c các ch vi t t t

xiv

M

U

1

Tính c p thi t c a

2

M c tiêu nghiên c u c a

3

Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a

4
CH

it

tài

1
tài

3
tài

3

ng nghiên c u và ph m vi nghiên c u c a

NG I: T NG QUAN TÀI LI U VÀ
C A

S

tài

KHOA

3
C

5

TÀI

1.1

C s khoa

c

a

tài

5

1.1.1

M t s gen kháng b nh

o ôn ch y u trên cây lúa

1.1.2

Ngu n gen kháng b nh

o ôn t các gi ng lúa mùa

5
a ph

ng

7

BSCL

1.1.3

ng d ng c i ti n gi ng lúa có tính kháng b nh

1.2

Tình hình nghiên c u trong và ngoài n

1.2.1

S phát tri n c a b nh

1.2.2

Gen kháng b nh

o ôn trên cây lúa

o ôn trên cây lúa

c

o ôn n

nh

8
9
9
15

v

1.2.3

M i quan h gi a kí sinh và kí ch c a b nh

1.2.4

Nghiên c u v tính kháng b n v ng b nh

1.2.5

o ôn

16

o ôn trên lúa

20

ng d ng d u chu n phân t trong ch n gi ng lúa kháng b nh

1.2.6

Di truy n tính kháng QTLs

i v i b nh

CH

NG II: V T LI U, N I DUNG VÀ PH

o ôn

o ôn

26
33
36

NG PHÁP

NGHIÊN C U
2.1

V t li u nghiên c u

2.1.1

Các gi ng lúa, ch ng n m và d u chu n phân t

2.1.2

kháng b nh

o ôn

Th i gian và

a

2.1.3

ng

36
ánh giá tính

m nghiên c u

37

và hóa ch t s d ng

2.1.4

Phân bón và thu c

2.2

N i dung nghiên c u

2.2.1

Xác

nh v t li u kh i

lúa

BSCL

37

o v th c v t

38
38

u mang gen kháng

2.2.2

T o qu n th ch ng gen kháng b nh

2.3

Ph

o ôn c a các gi ng

o ôn b n v ng

39

ánh giá ki u hình kháng, nhi m c a gi ng lúa v i b nh

2.3.2

ánh giá ki u gen kháng b nh

2.3.4

o ôn

o ôn

39
42

Lai ch ng gen t o qu n th ch ng nhi u gen kháng
ánh giá m t s

38

38

ng pháp nghiên c u

2.3.1

2.3.3

36

46

c tính nông h c, thành ph n n ng su t và n ng

su t c a các dòng lúa tri n v ng mang ch ng gen kháng b nh

47

o ôn

2.3.5

Phân tích s li u

53

CH

NG III: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N

54

3.1

Xác

nh v t li u kh i

u

t o gi ng lúa kháng b nh

3.1.1

ánh giá ki u hình ph n ng b nh

3.1.2

ánh giá ki u gen kháng b nh

3.2
3.2.1

o ôn

54

o ôn c a các gi ng lúa

54

o ôn c a m t s gi ng lúa

74

T o qu n th ch ng gen mang gen kháng b nh

o ôn

t qu t o h t h i giao l n th nh t (BC1) cho các qu n th

84
85

vi

3.2.2
3.3

Phát tri n qu n th th hai t t h p lai ch ng gen kháng
ánh giá

c tính nông h c, n ng su t và ph m ch t g o c a

các dòng lúa kháng b nh
3.3.1

K t qu

ánh giá

c tính nông h c, n ng su t và thành ph n n ng

1
2

NGH

K t lu n

o ôn

105
108

108
C CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN

TÀI LI U THAM KH O
PH L C

101

108

ngh
DANH

101

o ôn

ánh giá ph m ch t g o c a các dòng lúa kháng b nh
K T LU N VÀ

94

o ôn

su t c a các dòng kháng b nh
3.3.2

o ôn


vii

DANH SÁCH CÁC B NG
ng N i dung
2.1

Trang

c tính nông h c các gi ng lúa làm v t li u b m cho lai ch ng

36

gen
2.2

Các d u chu n phân t s d ng ánh giá gen kháng

2.3

Thang

2.4

Chu n b dung d ch PCR cho m t ph n ng

44

2.5

Chu trình ho t

ng c a máy PCR cho STS marker

45

2.6

Chu trình ho t

ng c a máy PCR cho SSR marker

45

2.7

Thang

m ánh giá r y nâu theo tiêu chu n SES

48

2.8

Thang

m ánh giá nhi t

51

2.9

Phân lo i

3.1

Ph n ng v i b nh

m ánh giá b nh

40

52

o ôn c a 13 ch ng n m trên b gi ng ch th

Phân nhóm di truy n ph n ng b nh c a b gi ng lúa ch th v i

55

58

o ôn

ánh giá 13 ch ng n m b nh
cao s n - V

3.4

tr h theo tiêu chu n c a IRRI

37

ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL

13 ch ng n m
3.3

o ôn theo Vi n Lúa Qu c T

b n th gel

gen kháng - V
3.2

o ôn

o ôn lây nhi m trên b gi ng lúa

66

ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL

Phân nhóm di truy n ph n ng kháng nhi m c a b gi ng lúa cao
n v i 13 ch ng n m b nh

o ôn - V

70

ông Xuân 2006-2007,

Vi n Lúa BSCL
3.5

So sánh t

ng quan gi a ánh giá ki u hình và ki u gen c a các

gi ng lúa mùa ph n ng v i n m b nh
3.6

79

o ôn.

So sánh ki u gen c a 4 qu n th BC1F1 t c p lai IR64/T Tép,

92

IR64/OM2514, IR64/C53, IR64/P47 thông qua d u chu n RM21
3.7

S liên quan gi a ki u gen Pik liên k t v i d u chu n RM21 và
ki u hình kháng

o ôn c a qu n th F2

i ch ng C n Th

98


viii

3.8

S liên quan gi a ki u gen Pi2 liên k t v i d u chu n STS-RG64
và ki u hình kháng

3.9

3.10

o ôn c a qu n th F2 v i ch ng C n Th

S liên quan gi a ki u gen Pi47 liên k t v i d u chu n RM206 và
ki u hình kháng
c

99

100

o ôn c a qu n th F2 v i ch ng C n Th

m nông h c c a các dòng lúa ch ng gen kháng

o ôn - V

101

ông Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL
3.11

N ng su t và thành ph n n ng su t c a các dòng lúa kháng b nh
o ôn - V

3.12

103

ông Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL

Ph m ch t c m c a các dòng lúa kháng b nh
Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL

o ôn - V

ông

105


ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình

2.1

3.1

N i dung

Trang

Các gi ng lúa
S n ph m khu ch
gi ng lúa mùa

3.2

S n ph m khu ch
gi ng lúa mùa

3.3

S n ph m khu ch

c b trí ch ng b nh

o ôn giai

nm

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a
a ph

76

ng

i PCR v i RM206 trên gel agarose 3% c a
a ph

39

78

ng

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

82

i PCR v i RM206 trên gel agarose 3% c a

83

i PCR v i STS-RG64 trên gel agarose 1,5%

84

o ôn trên lá lúa c a b m và con lai ch ng gen

87

lúa cao s n

3.4

S n ph m khu ch
lúa cao s n

3.5

S n ph m khu ch
a b lúa cao s n

3.6

V t b nh
kháng

3.7

Các t h p lai ch ng gen kháng b nh
nhà l

3.8

o ôn

c tr ng trong

88

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

90

i

S n ph m khu ch

qu n th BC1F1 IR64 /T Tép
3.9

S n ph m khu ch

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

90

qu n th BC1F1 IR64/OM2514
3.10

S n ph m khu ch

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

91

qu n th BC1F1 IR64/C53
3.11

S n ph m khu ch

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

91

qu n th BC1F1 IR64/P47
3.12

S n ph m khu ch

i PCR v i RM2206 trên gel agarose 3% c a

qu n th BC1F1 IR64/P47

93


x

3.13

S n ph m khu ch

i PCR v i STS-RG64 trên gel agarose 1,5%

93

a qu n th BC1F1 IR64/C53
3.14

S n ph m khu ch

i PCR v i STS-RG64 trên gel agarose 1,5%

94

a qu n th BC1F1IR64/P47
3.15

Qu n th con lai F2 ch ng gen kháng
nhà l

3.16

o ôn

c tr ng trong

96

i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

97

i

S n ph m khu ch

qu n th F2 12844/12845
3.17

S n ph m khu ch

i PCR v i STS-RG64 trên gel agarose 1,5%

98

a qu n th F2 12844/12845
3.18

S n ph m khu ch

i PCR v i RM206 trên gel agarose 3% c a

100

qu n th F2 12844/12845
3.19

Các dòng lúa kháng b nh
ng v Hè Thu 2011

o ôn tri n v ng

c tr ng ngoài

107


xi

DANH SÁCH CÁC BI U

Bi u

N i dung

3.1

M c

Trang

nhi m b nh c a các gi ng lúa ch th

i t ng ch ng

56

o ôn
3.2

M c

nhi m b nh c a các gi ng lúa mùa v i t ng ch ng

o

61

nhi m b nh c a các gi ng lúa cao s n v i t ng ch ng

68

nhi m b nh c a 13 ch ng n m

72

ôn
3.3

M c
o ôn

3.4

M c

o ôn trên 3 b gi ng

lúa ch th , b lúa mùa và b lúa cao s n
3.5

S bi n

ng v ki u hình ph n ng b nh

qu n th F1

at

95

qu n th F1 c a t

95

qu n th F2

96

p 10040/10139
3.6

S bi n

ng v ki u hình ph n ng b nh

p 10137/12082
3.7

S bi n

ng v ki u hình ph n ng b nh

p 12844/12845

at


xii

DANH SÁCH CÁC GI N

Gi n

N i dung,

Trang

3.1

Phân nhóm di truy n ph n ng b nh c a b gi ng lúa ch th
i 13 ch ng n m

3.2

o ôn

Phân nhóm di truy n c a các gi ng lúa mùa và các gi ng lúa
ch th v i 13 ch ng n m b nh

3.3

3.4

Phân nhóm di truy n c a các gi ng cao s n và b gi ng ch

71

o ôn

Phân nhóm di truy n c a 13 ch ng n m b nh

o ôn

BSCL trên 3 b gi ng lúa ch th , b lúa mùa và b lúa cao
n

69

o ôn

th kháng v i 13 ch ng n m b nh
3.5

63

o ôn

Phân nhóm di truy n c a các gi ng cao s n v i 13 ch ng
m b nh

57

73


xiii

DANH SÁCH CÁC S

N i dung

Trang

1.1

S

phát tri n a dòng t dòng

ng gen

1.2

S

phát tri n gi ng kháng b nh

o ôn b ng ph

23
ng pháp

24

lai ch ng gen
2.1

Lai ch ng gen

3.1

Lai ch ng nhi u gen kháng
n v ng

t o qu n th ch ng nhi u gen kháng
t o gi ng lúa kháng b nh

46
o ôn

86


xiv

DANH

C CÁC CH

VI T T T

AFLP

Amplified fragment length polymorphism

ALP

Amplicon length polymorphism

AOS

Active oxygen species

AP-PCR

Arbitrary primer-PCR

BC

Backcross

bp

base pair

CAPS

Cleavable amplified polymorphic sequence

cM

Centi Morgan

D

Dominant

DAF

DNA amplification fingerprinting

BSCL

ng B ng Sông C u Long

DNA

Deoxyribose nucleic acid

dNTPs

Deoxyribonucleotide triphosphate

EDTA

Ethylenediamine tetraecetate

F

Forward

IRRI

International rice research institute

LTH

Lijianxintuanheigu

MAB

Marker assisted backcrossing

MAS

Marker-assisted selection

MR = KTB

Moderately resistant = Kháng trung bình

MS

Moderately susceptible = Nhi m trung bình

NIL

Near isogenic line

PCR

Polymerase chain reaction

PXO

Philippines Xanthomonas oryzae

QTL

Quantitative trait loci

r

Recessive

R

Resistant


xv

RAPD

Random amplified polymorphic DNA

RGA

Resistance gene analoques

RE

Restriction enzyme

RFLP

Restriction fragment length polymorphism

RG

Rice genome

RIL

Recombinant inbred line

RM

Rice microsatellite

S

Susceptible = Nhi m

SAHN

Sequential agglomerative hierechical nonoverlapping

SDS

Sodium dodecyl sulfate

SES

Standard evaluation system for rice

SNP

Single nucleotide polymorphism

SSCP

Single strand conformation polymorphism

SSR

Simple sequence repeat

STS

Sequence tagged site

TAE

Tris-acetate-EDTA

Taq

Thermus aquaticus

TE

Tris EDTA

Tris

Trizma base

UPGMA

Unweighted pair-group method with arithmetic mean


1

U
1. Tính c p thi t c a
c ta là n

tài
c s n xu t lúa l n th 5 trên th gi i v i s n l

kho ng g n 40 tri u t n và xu t kh u g o
là 6,8 tri u t n. Nh ng thành t u trên

ng hàng th 2 v i s n l

t

t 5,24 t n/ha [31]. Xu h

càng t ng trong s n xu t khi ng

ng n m 2010

c là nh n ng su t lúa gia t ng áng

, t n m 2000 n ng su t trung bình 4,24 t n/ha nh ng
trung bình

ng n m 2010

ng s p t i,

i nông dân ph i

n n m 2009 n ng su t

duy trì s n l

ng lúa g o ngày

i m t v i nh ng thách th c l n

s b c phát sâu b nh gây h i nghiêm tr ng do áp l c thâm canh, di n tích

t

tr ng lúa b thu h p, dân s gia t ng... Vì v y, nh ng thi t h i v n ng su t lúa do
ch b nh t n công nh h

ng r t l n

Trong quá trình sinh tr

ns nl

ng và phát tri n, cây lúa ch u s t n công c a nhi u

lo i d ch b nh và côn trùng, làm nh h
lúa có th i gian sinh tr
c u cây tr ng ng

ng lúa g o.

ng

n n ng su t, nh t là

nh ng gi ng

ng ng n, n ng su t cao. G n ây, cùng v i vi c chuy n

i

i ta ã áp d ng nhi u bi n pháp thâm canh, s d ng nhi u

gi ng cây tr ng nh p n i có n ng su t cao nh ng kh n ng ch ng ch u kém ã làm
bùng phát nhi u d ch b nh.
nh

o ôn do n m Magnaporthe grisea gây ra, là m t trong nh ng b nh

nghiêm tr ng nh t

cây lúa vì có

a bàn phân tán r ng và gây tác h i n ng. B nh

lan truy n thành d ch và có th làm gi m
n 70% gi ng lúa tr ng
nh

n 50% n ng su t lúa [85]. N m 2005,

BSCL b nhi m b nh

o ôn ã gây t n th t không

n n ng su t lúa [54]. Hi n nay, bi n pháp phòng tr b nh ch y u v n là bi n

pháp k thu t canh tác và ch phòng ng a có gi i h n, còn
c thì ch a có thu c

c hi u cho b nh này. H n n a, n m

i v i bi n pháp hóa
o ôn có tính bi n d

t cao, chúng d t o ra nhi u nhóm nòi sinh h c [28]. Vì v y, bi n pháp t i u
ng n ng a lâu dài b nh

o ôn trên lúa là vi c t o ra các gi ng kháng, nó s mang

i hi u qu phòng tr cao, nông dân d áp d ng. Tuy nhiên, trong s n xu t các nhà
ch n gi ng ã g p r t nhi u v n

khó kh n do áp l c ch n l c gi ng kháng và

2

thu c b o v th c v t ã phá v cân b ng t nhiên, nên tính kháng này th

ng

không b n v ng.
t khác, s gen kháng b nh

o ôn trong b gi ng lúa

gen, s gen này còn quá ít so v i s gen kháng ã tìm
không n
nh

nh [8]. Ph n l n các gi ng lúa

c trên th gi i nh v y là

c phóng thích

o ôn, gi ng kháng ch t n t i vài v trong s n xu t

thay gi ng m i vì nòi b nh có
Hi n nay, ng

BSCL ch có 4

u b nhi m tr l i v i

BSCL, nông dân ph i

c tính cao h n hình thành [12], [14].

i ta ã tìm th y có ít nh t 50 gen

ôn (Pi) t nhi u gi ng lúa [79], [118]. H u nh m i gen

n ch l c kháng b nh

o

n th hi n tính kháng v i

t nòi chuyên bi t nào ó. Vì v y, vi c ch n l c ngu n gen kháng có hi u qu
i các nòi n m

o ôn t n t i ph bi n trong s n xu t s r t c n thi t trong khâu

ch n gi ng kháng b nh. Tuy nhiên, tr

c s bi n

ng c a qu n th n m s gây

nhi u b t l i cho ký ch nên vi c t o gi ng kháng n
sâu r ng,

i

c bi t chi n l

nh ang

c nghiên c u

c th c hi n ch ng nhi u gen kháng (pyramiding) t

nhi u ngu n khác nhau vào m t gi ng [5]. V i s ti n b c a công ngh sinh h c,
ng

i ta ã nghiên c u thành qui trình MAS (marker-assisted selection) trong c i

ti n gi ng lúa, b ng cách dùng d u chu n (marker) phân t ADN thông qua k
thu t PCR s ch n gi ng kháng b nh

o ôn có hi u qu . D a vào d u chu n phân

liên k t ch t v i gen kháng m c tiêu, ng

i ta có th xác

nh

c nh ng cây

mang gen kháng m t cách nhanh chóng và chính xác.
Vì v y,

tài “S d ng d u chu n phân t

ôn c a các gi ng lúa (Oryza sativa L.) và ph
n

nh”

c th c hi n

trong s n xu t.

phát hi n gen kháng b nh

o

ng pháp ch ng gen t o gi ng kháng

t o ra gi ng lúa có tính kháng b nh

o ôn b n v ng


3

2. M c tiêu nghiên c u c a
Xác

tài

nh ch ng n m b nh

cho gen kháng c a các gi ng lúa
Xác

o ôn gây

c tính ph bi n

BSCL và v t li u

i v i nhóm ch ng n m này.

nh d u chu n phân t liên k t ch t v i các gen kháng b nh

o ôn trên

các gi ng lúa.
ánh giá hi u qu ch ng gen kháng b nh
3. Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a

o ôn.

tài

Ý ngh a khoa h c
Xác

nh ch ng n m b nh

Xác

nh

o ôn gây

c tính ph bi n

c v t li u di truy n mang gen kháng b nh

BSCL.
o ôn trên lúa làm

s cho quá trình lai t o.
ng d ng d u chu n phân t xác

nh gen kháng b nh

o ôn trên các gi ng

lúa.
Lai t o qu n th ch ng nhi u gen kháng b nh
kháng n

o ôn

t o gi ng lúa có tính

nh.

Ý ngh a th c ti n
Cung c p v t li u ban

u

ch n gi ng lúa kháng b nh

Cung c p các dòng lúa ch ng nhi u gen
M t s k t qu c a
theo và trong gi ng
4.

it
it

t o tính kháng n

BSCL.

nh.

tài có th s d ng trong các công trình nghiên c u ti p

y.

ng nghiên c u và ph m vi nghiên c u c a

tài

ng nghiên c u:
lúa ch th kháng b nh
Nh ng gi ng lúa mùa

o ôn

a ph

o ôn
ng

n gen qu c t .
Vi t Nam.

Nh ng gi ng, dòng lúa có kh n ng kháng

c

o ôn.


4

Nh ng gi ng lúa có n ng su t cao, ng n ngày ang

c tr ng ph bi n

vùng BSCL.
Qu n th con lai c a nh ng c p b m mang gen kháng.
Các ch ng n m b nh

o ôn

i di n cho các t nh BSCL.

Các d u chu n phân t liên k t v i gen kháng b nh

o ôn.

Ph m vi nghiên c u:
Phòng thí nghi m, nhà l

i và ru ng thí nghi m

Th i gian nghiên c u: t n m 2007

Vi n Lúa BSCL.

n n m 2011.


5

CH
T NG QUAN TÀI LI U VÀ
1.1. C s khoa
nh

c

a

NG I

S

KHOA

C

A

TÀI

tài

o ôn hay còn g i là b nh cháy lá lúa do n m Magnaporthe grisea

Barr gây ra, nó có di n tích phân b r ng, tính bi n d cao và kh n ng gây h i
nghiêm tr ng. B nh có th gây h i trong su t th i gian sinh tr
n m cho
vi c xác

n chín. Tính kháng b nh

ng c a lúa, t giai

o ôn trên cây lúa là do gen ki m soát nên

nh gen kháng thông qua các ADN marker r t c n thi t cho công tác ch n

o gi ng kháng [1].
Có kho ng h n 50 gen chính (Pi) kháng

o ôn trên lúa ã

[79], t t c là các gen tr i tr gen pi-21 là l n [58], có 7 gen

c xác

nh

c phân l p Pib, Pi-

ta, Pi36, Pi9, Pi2, Pi-d2, Pi-zt [91]. Các ADN marker: RFLP, RAPD, AFLP, STS,
SSR, SNP là các lo i marker thông d ng

xác

nh gen kháng b nh

a trên nguyên t c liên k t ch t (< 5 cM) v i gen m c tiêu trên b n
nh h
thay
nhi u ph
n v ng

ng pháp

t o tính kháng n

i v i b nh

o ôn là chi n l

nh [44]. M t cách

ng xuyên áp d ng
c i ti n tính kháng

c ch ng gen kháng (pyramiding), b ng

cách lai nhi u gi ng có các gen kháng khác nhau

c m t gi ng mang nhi u

gen kháng, có ph kháng r ng v i nhi u nòi n m gây b nh

o ôn [67]. N u b nh

t qua gen kháng này thì v n còn gen kháng khác [50].

1.1.1. M t s gen kháng b nh
Gen kháng

o ôn Pi-2

o ôn ch y u trên cây lúa
cl pb n

và liên k t ch t v i marker RG64

trên nhi m s c th s 6 v i kho ng cách di truy n là 2,8 cM. Gen Pi-2
gen kháng ph r ng v i các nòi gây b nh

ánh d u b n

gen [126].

ng ch n gi ng kháng sâu b nh là công vi c còn nhi u khó kh n, do

i nhanh c a m m b nh, bu c nhà ch n gi ng ph i th

có kh n ng v

o ôn, chúng

gen c a b nh

o ôn

c xem là

ông Nam Á [140]. Zhu [144]

o ôn v i gen Pi-zh dùng RAPD marker và phát

hi n gen này n m trên nhi m s c th s 8. Gen kháng Pi-zh là gen có m c kháng


6

trung bình v i h u h t các nòi gây b nh

Philippines và có m c kháng r t cao

Vi t Nam.
Wang [132] ã thi t l p b n

v i hai gen Pi-5 trên nhi m s c th s 4 và

Pi-7 trên nhi m s c th s 11.
Gen Pi-ta2 và gen Pi-ta là 2 alen kháng khác nhau
locus, hai gen này ã

c thi t l p b n

di truy n,

th s 12 [135]. Rybka cho r ng 2 gen này
ng ph

nh v trên cùng m t

nh v

tâm

nh v trên b n

ng pháp phân tích ki u gen theo gi n

ng nhi m s c

v trí ch ng l p nhau

c a m t dòng

ng gen (NILs =

near-isogenic lines).
Tsunematsu [129] ã gi i thi u b gi ng ch th qu c t

n gen trên n n di

truy n c a gi ng LTH, b này g m 31 dòng mang 24 gen kháng b nh

o ôn khác

nhau.
Gen kháng Pi-5(t)

c xác

nh trên qu n th c n giao F7 c a t h p

Moroberekan/CO39 v i 127 RFLP marker [138]. Inukai [70] phân tích di truy n
cho th y Pi-5(t) có ph kháng r ng v i tính kháng b nh

o ôn trên lúa, liên k t

ch t v i Pi-3(t) và Pii (t). Do có ph kháng r ng nên gen kháng Pi-5(t) là c s di
truy n r t l n cho vi c nghiên c u tính kháng n
Hai gen kháng b nh

nh.

o ôn Pi-24(t) và Pi-25(t) ã

trên nhi m s c th s 12 và 6. Gen Pi-24(t) liên quan
trên lá, có ngu n g c t gi ng lúa Zhong156,

c xác

nh l n l

n tính kháng b nh

t

o ôn

c gi i h n b i 2 marker: RAPD

marker (N7) và RGA marker (Nlrr-3). Kho ng cách di truy n c a 2 marker này là
0,8 cM. Gen Pi-25(t) liên quan

n tính kháng b nh

o ôn trên lá và trên c bông,

có ngu n g c t gi ng lúa Gumei2, liên k t RFLP marker (RG456) v i kho ng cách
di truy n là 1,5 cM và RAPD (A7) v i kho ng cách di truy n là 1,8 cM [141].
Conaway [50] ã dùng microsatellite marker

phát hi n gen kháng

o ôn là Pi-z

nhi m s c th s 6, liên k t v i marker MRG5836 v i kho ng cách di truy n là
2,9 cM và marker DP1 là 1,4 cM.


7

Trên gi ng T Tép, ng

i ta xác

nh có ch a nhi u gen kháng. Trong ó:

gen Pi-2, Pi-Cl kháng nòi n m có ngu n g c

BSCL cùng

nh v trên nhi m s c

th s 6 [21], gen Pi-tp(t) liên k t RM246 [38], ã phân l p gen Pi-kh n m trên
nhi m s c th s 11 (gen này có ph kháng r ng cho vùng ông B c n
Tóm l i, ph n l n các gen kháng b nh

o ôn ch l c

) [118].

c tìm th y t p

trung nhi u trên nhi m s c th s 4, 6, 11, 12 [118]. Trong s nh ng gen kháng này
có gen có nhi u alen cùng

nh v trên m t locus, ho c chúng liên k t ch t v i nhau.

Gen Pi-z có các alen Pi-zt, Pi-z5; Pi-ta có 2 alen, Pi-k có 5 alen [115]. Gen Pi2 liên
t ch t v i gen Piz-t [143], v trí locus Pi2/9 c ng

c xác

nh trên 4 loài lúa

hoang [51], các gen này cùng n m trên nhi m s c th 6.
1.1.2. Ngu n gen kháng b nh

o ôn t

các gi ng lúa mùa

a ph

ng

BSCL
Tép là gi ng lúa mùa

a ph

nh v i ph kháng r ng. Gi ng này
chu n phân lo i các nòi n m
c

phân t c ng ã xác

nh

(nhóm lúa n

o ôn r t n

c s d ng nh là m t trong nh ng gi ng

o ôn [28], [122]. K t qu

c BSCL có mang gen kháng
Ba Lê, Nh Vàng, Nh Th

ng có kh n ng kháng b nh

ánh giá qu gen cây lúa

c m t s gi ng lúa mùa

a ph

ng c a khu

o ôn qua nhi u v là: T Tép, Samor n, Gié Nòi,

c, Sóc Nâu, Ông Kho, Tr ng Chùm, Tàu H

ng

c tr i), Nàng Tri, Ch t C t (nhóm lúa n i) [3].

t qu nghiên c u g n ây v tính kháng b nh

o ôn c a b gi ng lúa mùa

i 3 nòi n m POM1, POM2, POM3 (phân l p t i Vi n Lúa
(t Vi n Lúa qu c t ) xác

BSCL) và nòi PO6-6

nh gi ng S i á, T Tép kháng r t t t v i c 4 nòi, ây

là ngu n v t li u di truy n quý cho nghiên c u ch ng gen kháng b nh
[102]. Trong s 4 marker liên k t v i gen mang tính kháng b nh

o ôn.

o ôn nòi PO6-6

là RM21, RM168, RM215 và RM250 ch có marker RM21 liên k t v i gen kháng
o ôn.


8

1.1.3.

ng d ng c i ti n gi ng lúa có tính kháng b nh

o ôn n

Nhi u nghiên c u c i ti n tính kháng b n v ng
chi n l

c ch ng gen kháng, b ng cách

gi ng

t o

nh

i v i b nh

o ôn theo

a nhi u gen kháng khác nhau vào m t

c gi ng có ph kháng r ng v i nhi u nòi n m gây b nh

o ôn

[85].
Nishizawa [106] nghiên c u t ng hi u qu tính kháng b nh

o ôn v i nòi

m 007.0 và 333 trong cây lúa japonica chuy n gen b ng s th hi n c a gen mã
hóa chitinase (cht).
n

, ng

i ta c i ti n gi ng kháng b nh

o ôn trong s n xu t b ng

cách ch ng 2 gen kháng Pi-2t và Pi-9t [121], các gi ng c i ti n này cho th y hi u
c c a các gen kháng

c ph i h p vào. Các gi ng IR36, IR50, IR64 và IR72 ã

c k t h p ch ng ba gen kháng Pi1, Pi-2t và Pi-4t vào

c i thi n tính kháng

o ôn [66].
Tabien [122] nghiên c u tính kháng b nh

o ôn trên qu n th c n giao

(RILs = recombinant inbred lines) và qu n th NILs t t h p Lemont x Teqing khi
t h p 4 gen kháng t b m . Trong ó, Teqing mang 3 gen kháng Pi-tq5, Pi-tq1,
Pi-tq6

nh v trên nhi m s c th s 2, 6, 12; Lemont mang 1 gen kháng Pi-lm2 trên

nhi m s c th s 11. K t qu tìm th y

con lai kháng ít nh t 2 nòi n m. Ngoài ra,

khi phân l p con lai có s hi n di n c a gen kháng Pi-tq1, tính kháng th hi n t
tác không tuy n tính và có nh h

ng tính kháng QTLs trong qu n th phân ly.

ng d ng MAS trong ch n gi ng kháng b nh
ng

ng

BSCL (Pi2 và PiCl) ã

F2 c a t h p OM1308/T Tép [21].

c xác

o ôn, hai gen có ph kháng

nh trên nhi m s c th s 6 trên qu n th


9

1.2. Tình hình nghiên c u trong và ngoài n
1.2.1. S phát tri n c a b nh

o ôn trên cây lúa

1.2.1.1. Nh ng thi t h i do b nh
nh
các n
ó là

c

o ôn

o ôn có l ch s lâu

i là m t trong nh ng b nh h i ph bi n nh t

c tr ng lúa trên th gi i. B nh

c phát hi n

u tiên

Trung Qu c n m 1637, Nh t B n - 1760, M - 1906,

Hi n nay, b nh

Italia n m 1560 sau
n

- 1913, v.v...

c coi là b nh h i chính c a lúa vì di n tích phân b r ng và tác

i nghiêm tr ng nh t

m ts n

c nh Nh t B n, n

nh có th làm gi m n ng su t t 0,7 - 17,4%, m c

, Philippin và Vi t Nam.
thi t h i còn tu thu c vào

các y u t có liên quan khác (gi ng lúa, bi n pháp phòng tr , phân bón, th i ti t…)
[28].
n

c ta, Vincens (ng

i Pháp) ã phát hi n b nh

vùng Nam B vào n m

1921. N m 1951, Roger (ng

i Pháp) ã xác

nh s xu t hi n và gây h i c a b nh

vùng B c B [25]. B nh

o ôn xu t hi n

c 3 mi n B c, Trung, Nam, nh ng

c

b nh x y ra tr m tr ng th

ng

mi n B c, mi n Trung [33].

i BSCL, b nh phát tri n thành d ch
ti p các n m 1980, 1981, 1982 d ch b nh
Giang, B n Tre,

Sóc Tr ng t nh ng n m 1978, liên

o ôn c ng gây h i n ng các t nh Ti n

ng Tháp, An Giang, trên m t s gi ng NN3A, NN7A, MTL32,

MTL36 làm gi m n ng su t kho ng 40%. B nh

o ôn tái phát hàng n m và phát

tri n trên di n r ng, n m 1995, các gi ng IR50404, OM269-65 và m t s gi ng lúa
khác b nhi m
chung

h u h t các t nh

c tính t 10 - 15% [12]. T

BSCL v i trên 200.000 ha, v i m c thi t h i
u n m 2000 - 2005 b nh có nguy c bùng

phát trên di n r ng v i h u h t các gi ng ng n ngày ang s n xu t ph bi n
BSCL [10]. B nh xu t hi n ngày càng nhi u, gây h i th
ông Xuân [16], khi th i ti t có nhi u s
thích h p cho các bào t n m

ng mù v i nhi t

o ôn phát tri n.

ng r t n ng vào v
l nh 16 - 200C r t