nghiên cứu đa dạng di truyền và khả năng gây nhiễm của các chủng vi khuẩn bạc lá lúa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.42 MB, 76 trang )
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------
NGUYỄN NGỌC COÓNG
NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG
GÂY NHIỄM CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN BẠC LÁ LÚA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI, NĂM 2015
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------
NGUYỄN NGỌC COÓNG
NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG
GÂY NHIỄM CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN BẠC LÁ LÚA
Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học
Mã số
: 60.42.02.01
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phan Hữu Tôn
HÀ NỘI, NĂM 2015
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng
dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được
cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày …. tháng …. năm ….
Tác giả luận văn
Nguyễn Ngọc Coóng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên
của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng
và biết ơn sâu sắc tới thầy PGS. TS. Phan Hữu Tôn đã tận tình hướng dẫn, dành
nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và
thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,
Bộ môn Sinh học Phân tử và Công nghệ Sinh học Ứng dụng, Khoa Công nghệ Sinh
học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học
tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trạm Bảo vệ
thực vật Thuận Thành - Chi cục Bảo vệ thực vật Tỉnh Bắc Ninh đã giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn
thành luận văn./.
Hà Nội, ngày ... tháng .... năm .....
Học viên
Nguyễn Ngọc Coóng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục các từ viết tắt
v
Danh mục bảng
vi
Danh mục hình
vii
Tóm tắt
viii
Abstract
ix
PHẦN 1 MỞ ĐẦU
1
1.1
Tính cấp thiết của đề tài
1
1.2
Mục đích và yêu cầu
2
1.3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3
PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
4
2.1
Tổng quan về bệnh bạc lá lúa
4
2.1.1
Lịch sử phát hiện bệnh
4
2.1.2
Tác hại do bệnh bạc lá lúa gây ra
5
2.1.3
Triệu trứng bệnh
5
2.1.4
Quy luật và các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh, phát triển bệnh
7
2.1.5
Nghiên cứu về cách chuẩn đoán bệnh bạc lá
8
2.1.6
Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá
9
2.2
Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae
9
2.2.1
Đặc điểm hình thái và cấu trúc
9
2.2.2
Nghiên cứu đặc điểm của bộ genom Xanthomonas oryzae pv. oryzae
10
2.2.3
Trình tự chèn trên bộ genom Xoo (Insertion sequence)
13
2.2.4
Nghiên cứu trình tự lặp lại (Repetitive sequence).
15
2.2.5
Những gen quy định tính độc của vi khuẩn Xoo (Pathogenicity-related genes)
15
2.3
Đa dạng các chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae
20
2.3.1
Tổng quan đa dạng sinh học
20
2.3.2
Ý nghĩa của việc nghiên cứu đa dạng sinh học
20
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iii
2.3.3
Các phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học của vi khuẩn Xoo hiện
nay trên thế giới
2.3.4
2.3.5
21
Nghiên cứu đa dạng sinh học của vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.
oryzae tại Việt Nam
23
Khả năng gây nhiễm của các chủng bạc lá ở Việt Nam
24
PHẦN 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
26
3.1
Địa điểm nghiên cứu
26
3.2
Thời gian nghiên cứu
26
3.3
Vật liệu
26
3.4
Nội dung nghiên cứu
26
3.5
Phương pháp nghiên cứu
26
3.5.1
Phương pháp thu thập và phân lập các mẫu vi khuẩn gây bệnh bạc lá
26
3.5.2
Phương pháp xác định thành phần và sự phân bố của các chủng vi khuẩn
bạc lá
3.5.3
29
Phương pháp xác định khả năng gây nhiễm của các chủng bạc lá trên các
giống lúa địa phương
3.5.4
3.5.5
29
Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền các chủng bệnh bạc lá bằng
chỉ thị phân tử DNA
30
Xử lý số liệu
30
PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
31
4.1
Kết quả
31
4.1.1
Thu thập, phân lập và xác định các isolate vi khuẩn Xoo gây bệnh bạc lá lúa
31
4.1.2
Xác định thành phần và sự phân bố của các chủng bệnh bạc lá bằng lây
nhiễm nhân tạo
36
4.1.3
Khả năng gây nhiễm của các chủng bạc lá trên các giống lúa địa phương
45
4.1.4
Nghiên cứu đa dạng di truyền các chủng bệnh bạc lá bằng chỉ thị DNA
50
4.2
Thảo luận
57
4.2.1
Kết quả đạt được trong nghiên cứu
57
4.2.2
So sánh với kết quả nghiên cứu của Phan Hữu Tôn và cs, 2012
57
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
61
5.1
Kết luận
61
5.2
Kiến nghị
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
62
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BLB
: Bacterial leaf blight – Bệnh bạc lá
DNA
: Axit deoxyribonucleic - Là phân tử nucleic acid mang thông tin di truyền.
ERIC
: Enterobacterial repetitive intergennis conversus – Là các yếu tố lặp lại.
IRRI
: International Rice Research Institute - Viện nghiên cứu lúa quốc tế
IS
: Insertion sequence – Nhân tố di truyền nucleotide.
PCR
: Polymerase chain reaction - phản ứng chuỗi trùng hợp, kĩ thuật chỉ
thị phân tử nhằm nhân một đoạn DNA đã biết trước trình tự.
RAPD
: Random Amplified Polymorphic DNA - phương pháp phân tích đa dạng
DNA khuyếch đại ngẫu nhiên
REP
: Repetitive extragenis palindromic – Các yếu tố di truyền thêm vào lặp lại
RFLP
: Restriction fragment length polymorphism – sự đa hình về chiều dài
: của những đoạn cắt giới hạn.
SNPs
: Single nucleotide polymorphisms - hiện tượng đa hình đơn
SSRs
: simple sequence repeats - kỹ thuật chỉ thị phân tử nhằm nhân hoặc
lai các đoạn lặp DNA lặp đi lặp lại trong genome
Xac
: Xanthomonas axonopodis pv.citri - Bệnh loét trên cây có múi
Xcc
: Xanthomonas campetris pv.campestris – Vi khuẩn vàng lá đen gân
Xoo
: Xanthomonas oryzae pv. oryzae – Vi khuẩn bạc lá lúa
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1
Liệt kê các yếu tố IS có mặt trong genom vi khuẩn Xoo chủng MAFF
311018.
14
Bảng 2.2 Bản liệt kê 17 bản copy các thành viên trong gia đình avrBs3/pth
17
Bảng 2.3 Danh sách các gen chịu sự điều hòa bởi gen HrpX trong genom Xoo
19
Bảng 4.1 Danh sách các isolate phân lập được xác định chính xác là vi khuẩn
Xoo bằng PCR
33
Bảng 4.2 Phản ứng của các isolate trên dòng đẳng gen
37
Bảng 4.3 Kiểu phản ứng của các chủng vi khuẩn
42
Bảng 4.4 Chủng vi khuẩn Xoo tồn tại trên các mẫu giống
43
Bảng 4.5 Phản ứng của các chủng vi khuẩn với các giống mang gen kháng
46
Bảng 4.6 Hệ số tương đồng di truyền giữa các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá
55
Bảng 4.7 Kiểu phản ứng của các chủng vi khuẩn bạc lá trên dòng đẳng gen
58
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Ảnh triệu chứng bệnh trên lá
6
Hình 2.2 Ảnh hiển vi điện tử quét tế bào vi khuẩn Xoo trong mạch dẫn của lá lúa
10
Hình 2.3 Hình dạng tế bào vi khuẩn bạc lá lúa
10
Hình 2.4 Bản đồ genom vi khuẩn Xoo chủng MAFF311018.
11
Hình 2.5 Bản đồ cấu trúc nhiễm sắc thể chủng PXO99A
13
Hình 2.6 So sánh tổ chức di truyền nhóm gen hrp của 3 loài vi khuẩn Xoo, Xcc
và Xac.
16
Hình 2.7: Bản đồ vị trí các gen không độc avr/pth của vi khuẩn Xoo.
18
Hình 2.8 Ba trình tự locus mới trên trình tự chèn IS1112 phát hiện tại Trung
Quốc (2007)
22
Hình 4.1 Ảnh điện di sản phẩm PCR xác định vi khuẩn bạc lá Xanthomonas
oryzae pv. oryzae
32
Hình 4.2 Phản ứng của một số chủng gây bệnh bạc lá điển hình trên các dòng
đẳng gen
42
Hình 4.3 Bản đồ phân bố của các chủng vi khuẩn Xoo ở Miền Bắc Việt Nam
44
Hình 4.4 Ảnh điện di sản phẩm rep-PCR với mồi ERIC2F
50
Hình 4.5 Ảnh điện di sản phẩm rep-PCR với mồi BOXA1RF
51
Hình 4.6 Ảnh điện di sản phẩm IS-PCR với mồi J3F
51
Hình 4.7 Hình cây thể hiện mối quan hệ di truyền các chủng vi khuẩn gây bệnh
bạc lá lúa
Hình 4.8 Bản dồ phân bố các chủng bệnh bạc lá miền Bắc Việt Nam
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
53
59
Page vii
TÓM TẮT
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra là một trong
những bệnh nguy hiểm nhất đối với cây lúa miền Bắc Việt Nam. Những năm gần đây
bệnh không những gây hại trong vụ mùa mà còn gây hại nặng trong cả vụ xuân. Để tạo
giống kháng bệnh bạc lá bền vững thì trước hết phải có nguồn gen kháng bệnh phong
phú, sau đó phải xác định được chính xác thành phần các chủng vi khuẩn bạc lá hiện có
ở mỗi vùng sinh thái, nghiên cứu xác định gen kháng bệnh hữu hiệu rồi quy tụ nhiều
gen kháng vào một giống. Trong nghiên cứu này chúng tôi thu thập 62 mẫu bệnh trên
20 giống ở 13 tỉnh thành thuộc miền Bắc Việt Nam. Từ các mẫu bệnh thu thập, phân lập
được 102 isolate và đã được kiểm tra bằng PCR sử dụng chỉ thị XORF và XOR. Từ 102
isolate đã phân thành 12 chủng thông qua phản ứng kháng nhiễm đối với các dòng đẳng
đơn gen, từ đó vẽ được bản đồ phân bố của các chủng vi khuẩn ở các vùng trồng lúa
khác nhau. Sử dụng 12 chủng lây nhiễm, đánh giá khả năng kháng của 50 mẫu giống
lúa địa phương có chứa các gen kháng Xa4, xa5 và Xa7 khác nhau. Xác định được
chủng 1 và chủng 5 có độc tính mạnh nhất gây nhiễm trên nhiều giống thậm trí cả
những giống có chứa gen kháng hữu hiệu, chủng 12 có độc tính nhẹ nhất. Tuy nhiên,
trên nền gen khác nhau thì tính kháng của các gen Xa4, xa5 và Xa7 có trong giống là
không thay đổi. Sử dụng 3 cặp mồi của 2 chỉ thị rep-PCR và IS-PCR, từ 36 isolate của
12 nhóm chủng Xoo với mức độ tương đồng di truyền 0.94 đã phân ra được 14 nhóm
chủng vi khuẩn khác nhau.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page viii
ABSTRACT
Bacterial leaf blight (BLB) disease caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae is
one of the most severe diseases in rice growing regions of Vietnam. Recently, it causes
a great loss of yield and reduces grain quality. To prevent this disease, the use of
resistance varieties offers the most economical efficiency. In order to develop durable
resistant varieties, it is necessary to introduce high effective genes and to know the
components, diversity and distribution of BLB pathogen strains. In this study, we
collected 62 infected samples from 20 rice varieties growing in 13 provinces of North
Vietnam. From these samples, 102 isolates of BLB were determined by by using DNA
marker. Twelve Xoo strains were identified by artificial inoculation to NILs (near
isogenic lines). The distribution of BLB strains was mapped. 12 Xoo strains were used
to innoculate to 50 rice varieties containing diferent resistance genes Xa4, xa5 and
Xa7. As the results, two Xoo strains 1 and 5 had highest virulence, while strain 12 had
lowest virulence. Different genetic background of the varieties not affect on resistance
ability of Xa4, xa5 and Xa7 genes. Using rep-PCR and IS-PCR markers to determine
genetic diversity of 36 isolates belonging 12 Xoo strains groups classified 14 Xoo strains
at 0,94 level of genetic similarity.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ix
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra
là một trong những bệnh phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng đến sản xuất lúa
trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Theo ước tính bệnh có thể làm
giảm năng suất lúa từ 6 - 60% (Srivastava and Rao, 1968).
Những năm gần đây ở miền Bắc Việt Nam, bệnh bạc lá lúa đã thực sự trở
thành đối tượng gây hại chủ yếu trên cả lúa xuân và lúa mùa, chúng gây hại trên
phạm vi rộng, mức độ ngày càng cao. Trong khi đó, xu thế sử dụng các giống lúa
cao sản có thời gian sinh trưởng ngắn và sự nhập nội các giống lúa có nguồn gốc
từ Trung Quốc không mang gen kháng với các chủng vi khuẩn bạc lá Việt Nam,
đã làm tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Chính vì vậy việc nghiên cứu vi khuẩn
gây bệnh một cách đầy đủ, đề ra phương án phòng ngừa có hiệu quả là một vấn
đề hết sức bức thiết.
Để phòng trừ bệnh, biện pháp hiệu quả nhất là sử dụng các giống lúa
chống chịu bệnh, có mang gen kháng hữu hiệu với các chủng vi khuẩn ở từng
vùng sinh thái khác nhau. Để chọn tạo được các giống có phổ kháng rộng, kháng
bền vững với bệnh thì công việc trước tiên là phải xác định được thành phần, độc
tính và phân bố của các chủng ở mỗi vùng. Đây là khâu then chốt vô cùng quan
trọng, từ đó làm cơ sở cho việc xác định gen kháng hữu hiệu và sử dụng các gen
kháng trong các chương trình chọn tạo giống, đồng thời giúp ích cho công tác
xác định cơ cấu giống kháng phù hợp khi đưa giống vào các vùng sản xuất.
Ở nước ta, việc chọn và chuyển các gen kháng như Xa4, xa5, Xa7, Xa21
(là những gen kháng với hầu hết các chủng miền Bắc Việt Nam) đang là hướng
được các nhà chọn tạo giống quan tâm, ưu tiên phát triển (Phan Hữu Tôn và Bùi
Trọng Thủy, 2004). Mỗi gen có thể kháng tốt với chủng này nhưng lại bị nhiễm
bởi chủng khác. Do vậy, để chọn tạo giống kháng bệnh bền vững thì trước hết
phải biết được thành phần và phân bố các chủng vi khuẩn ở mỗi vùng sinh thái.
Sau đó phải xác định được gen kháng hữu hiệu với mỗi chủng vi khuẩn. Trên cơ
sở đó, xác định chuyển nhiều gen kháng vào mỗi giống hoặc chuyển gen kháng
hữu hiệu đối với nhiều chủng vào một giống.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 1
Để phát hiện các chủng người ta thường lây nhiễm nhân tạo các chủng
phân lập lên các dòng đẳng gen, giống chỉ thị có chứa gen kháng khác nhau. Trên
cơ sở phổ kháng nhiễm rồi phân ra thành các chủng và nhóm chủng. Tuy nhiên
phương pháp này nhiều khi không chính xác do cơ chế xâm nhiễm và gây bệnh
còn chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố môi trường.
Theo Mew và cộng sự trên thế giới đã phát hiện đang tồn tại ở Nhật Bản có
12 chủng, Ấn độ có 9 chủng và Philippine có 6 chủng. Ở Việt Nam, theo Phan
Hữu Tôn và cs. (2012) thì miền Bắc tồn tại 12 chủng bệnh bạc lá. Tuy nhiên, thành
phần và sự phân bố của các chủng vi khuẩn ở miền Bắc là hết sức đa dạng, có tính
độc phong phú, còn nhiều tiềm năng phát hiện thêm các chủng vi khuẩn mới.
Sự phát triển của sinh học phân tử và những hiểu biết về cấu trúc genom
vi khuẩn Xoo (khoảng 4.9 - 5.2 triệu Kb) đã chứng minh việc xác định thành
phần và sự đa dạng di truyền các chủng vi khuẩn Xoo, bằng phương pháp nghiên
cứu đa hình các đoạn DNA mang lại những kết quả chính xác mà các phương
pháp thông thường không có được. Có nhiều tác giả đã sử dụng chỉ thị phân tử
rep-PCR và IS-PCR để đánh giá đa dạng di truyền các chủng vi khuẩn.
Việc ứng dụng chỉ thị phân tử DNA để xác định chính xác thành phần
và sự đa dạng di truyền các chủng Xoo và đánh giá khả năng gây nhiễm của
các chủng trên các dòng, giống chứa các gen kháng khác nhau là tiền đề trong
chọn tạo giống kháng bệnh có ý nghĩa lớn cả về kinh tế và tính hiệu quả của
phương pháp.
Trên cơ sở đó, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phan Hữu Tôn, chúng tôi
thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đa dạng di truyền và khả năng gây nhiễm của
các chủng vi khuẩn bạc lá lúa”.
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
1.2.1. Mục đích
Xác định được thành phần, sự phân bố và đa dạng di truyền của các chủng
vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa miền Bắc Việt Nam và khả năng gây nhiễm của
chúng trên các giống chứa gen kháng khác nhau.
1.2.2. Yêu cầu
- Thu thập, phân lập và xác định được các isolate bệnh bạc lá.
- Lây nhiễm các isolate bệnh bạc lá trên dòng đẳng gen để xác định thành
phần chủng bệnh cũng như phân bố của chúng.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2
- Lây nhiễm các chủng vi khuẩn bạc lá trên các dòng/giống lúa để đánh
giá khả năng gây nhiễm (độ độc tính) của các chủng vi khuẩn.
- Tiến hành được các phản ứng PCR dựa trên các chỉ thị phân tử đã được
xác định để đánh giá đa dạng di truyền, phân biệt được giữa các chủng vi khuẩn
gây bệnh.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
Xác định được thành phần, sự phân bố và độc tính của các chủng vi khuẩn
gây bệnh bạc lá lúa ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam góp phần định hướng cho các
nhà nghiên cứu về vi khuẩn và chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá lúa.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả đề tài góp phần giải quyết được vấn đề khó khăn trong công tác
phòng trừ bệnh bạc lá lúa trong sản xuất, bằng con đường sử dụng giống chống
chịu bệnh. Đây là giải pháp có hiệu quả về kinh tế và an toàn với môi trường,
sử dụng giống chống chịu bệnh sẽ giảm bớt chi phí sản xuất, giảm lượng thuốc
hóa học gây ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm nông nghiệp có chất lượng
cao, an toàn đối với người sử dụng. Đồng thời xác định được sự phân bố của
các chủng ở các địa phương làm cơ sở bố trí giống kháng bệnh hợp lý cho từng
địa phương.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ BỆNH BẠC LÁ LÚA
2.1.1. Lịch sử phát hiện bệnh
Bệnh bạc lá lúa (Xoo) được phát hiện đầu tiên ở Nhật Bản khoảng năm
1884 - 1885. Trên cánh đồng lúa vùng Fukuoka, Nhật Bản, ban đầu các nhà khoa
học Nhật bản cho rằng bệnh có nguồn gốc sinh lý do đất chua gây nên. Năm
1908, Takaishi đã tìm thấy vi khuẩn trong giọt dịch và lây lại được trên cây lúa.
Dựa theo kết quả phân lập năm 1911, Bokura đã kết luận triệu chứng do vi khuẩn
gây nên chứ không phải do sinh lý.
Kết quả này cũng phù hợp với các kết quả của Takashi năm 1908. Từ năm
1950 trở đi, bệnh bạc lá lúa phát triển mạnh ở Nhật Bản và đến năm 1960 bệnh
đã lan ra khắp Nhật Bản, trừ miền bắc hòn đảo Hokaido (Tạ Minh Sơn, 1987).
Bệnh bạc lá lúa đã trở thành một dịch bệnh phổ biến ở tất cả các vùng
trồng lúa trên thế giới vào khoảng cuối thập kỉ 60 đến đầu thập kỉ 80 của thế kỷ
XX (Mew, 1987). Năm 1940, bệnh được phát hiện ở Ấn Độ. Nhưng phải đến
năm 1965, thì ở Ấn Độ người ta mới xác định được đúng nguyên nhân gây bệnh
là do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây ra. Bệnh bạc lá lúa được phát hiện ở
Indonesia vào năm 1950. Khi nghiên cứu triệu chứng héo, Reitsma và Schure gọi
tên bệnh là Kresek và xác định do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây ra. Vì vậy,
vi khuẩn gây bệnh này được đặt tên là Xanthomonas kresek Schure.
Năm 1957, các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện thấy bệnh trên các
cánh đồng trồng lúa phía Tây và Nam. Năm 1976, bệnh này được thông báo ở
Pakistan. Trong nửa cuối thập kỷ 70, bệnh xuất hiện ở hầu hết các nước Châu Á,
trừ Tây Á. (Ezuka and Kaku, 2000). Năm 1973, bệnh bạc lá lúa được thông báo
xảy ra ở miền Bắc Châu Úc. Năm 1979, người ta quan sát thấy bệnh trong các
trại thí nghiệm ở Kogoni, Mali thuộc vùng phía tây Châu Phi. Tháng 9 năm 1980,
bệnh bạc lá lúa cũng đã xuất hiện trên một số giống lúa lùn Châu Á.
Ở Việt Nam, bệnh được phát hiện từ sau hòa bình lập lại (1945) trên các
giống lúa địa phương cao cây. Sau đó, do phong trào thâm canh lúa tăng cao đã
làm bệnh bạc lá lúa phát triển mạnh trên diện rộng và phức tạp, khó phòng trừ và
thường xuyên gây hại nặng ở vụ mùa. Bệnh đã phát triển thành dịch lớn ở một số
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4
tỉnh Đồng bằng sông Hồng trong vòng từ năm 1968 – 1975. Trong những năm
gần đây, ở miền Bắc thiệt hại do bệnh bạc lá lúa có xu hướng tăng trở lại và gây
hại cả ở vụ xuân (Lê Lương Tề, 1980).
2.1.2. Tác hại do bệnh bạc lá lúa gây ra
Bệnh bạc lá có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây lúa, làm tăng
cường độ hô hấp, giảm cường độ quang hợp vì lá bị cháy và làm cây mềm yếu,
kéo dài thời gian trỗ, tỷ lệ hạt lép cao, gạo nát. Vì vậy bệnh bạc lá gây thiệt hại
lớn về năng suất (Tạ Minh Sơn, 1987).
Ở Việt Nam, bệnh đã gây hại từ lâu trên các giống lúa mùa cũ nhưng
đặc biệt từ năm 1965-1966 tới nay có năm bệnh phá hại một cách nghiêm
trọng đến các vùng đồng bằng trên các giống lúa mới nhập nội có năng suất
cao ở vụ xuân và nhất là trong vụ mùa. Mức độ tác hại của bệnh phụ thuộc
vào giống, thời kỳ bị nhiễm của cây sớm hay muộn và mức độ bị nặng hay
nhẹ (Đường Hồng Dật, 1988).
Năm 1996 diện tích bị nhiễm ở các tỉnh miền bắc, miền trung là 304.700
ha (gấp 2,5 lần so với vụ mùa năm 1995), các giống bị nhiễm gồm: Lúa lai, lúa
thuần Trung Quốc, CR203. Tỷ lệ bị bệnh trên nhiều giống lên tới 90-100% với
cấp 7 đến cấp 9 và gây cháy lá (theo viện BVTV, 1998). Còn năm 1997 bệnh
phát sinh mạnh trong vụ đông xuân, diện tích bị bệnh tăng tới 29 lần, tỷ lệ bị
bệnh trung bình là 20%, nơi cao là 70-90%, chủ yếu trên các giống lúa lai, lúa
thuần Trung Quốc, CR203. Theo Tạ Minh Sơn thì cứ 1% chỉ số bệnh làm giảm
năng suất 0,94 tạ/ha.
Những năm gần đây, kéo theo sự phát triển của công nghiệp, nguồn nước
bị ô nhiễm và sự lạm dụng phân bón hóa học làm bệnh càng trở nên nguy hiểm.
Chúng gây hại trên cả vụ xuân lẫn vụ mùa, có những năm mất trắng, không có
thu hoạch. Điển hình là ở Nam Trường Nam Định (vụ mùa 2007). Sông Thao,
Phú Thọ (vụ mùa 2008) hiện tượng cháy bạc lá diễn ra trên diện rộng.
2.1.3. Triệu trứng bệnh
Theo Goto (1970), bệnh bạc lá có 3 kiểu triệu chứng điển hình là bạc lá,
héo xanh (Kresek) và vàng nhợt. Héo xanh và bạc lá là triệu chứng của sự nhiễm
bệnh, có nguyên nhân là do độc tố của vi khuẩn tiết ra khi xâm nhiễm, còn vàng
nhạt là biểu hiện bệnh về sau, là hậu quả của sự nhiễm vi khuẩn bạc lá. Bệnh bạc
lá phát sinh, gây hại hầu hết các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 5
Triệu chứng bệnh thể hiện rõ nhất ở giai đoạn sau đẻ nhánh đến trỗ và chín sữa,
gây hại trên tất cả các bộ phận, chủ yếu là trên phiến lá, bông và hạt (Lê Lương
Tề, 2001).
- Trên mạ: Triệu chứng bệnh không thể hiện đặc trưng như trên lúa, do đó
rất dễ nhầm lẫn với các hiện tượng khô đầu lá do sinh lý. Vi khuẩn hại mạ gây ra
triệu chứng ở mép lá, mút lá với những vệt có độ dài ngắn khác nhau, có màu
xanh vàng, nâu bạc, nặng nó làm cho lá mạ bị khô cháy.
- Trên lúa: Triệu chứng bệnh thể hiện rõ rệt hơn, tuy nhiên có thể thay đổi
ít nhiều tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Vết bệnh từ mép, mút lá lan dần
vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo đường gân chính, nhưng cũng có khi vết
bệnh xuất hiện ngay giữa phiến lá rồi lan rộng ra. Vết bệnh thường phân biệt rõ
ràng với phần mô khoẻ, lan dần theo đường gợn sóng màu vàng, mô bệnh xanh
tái, vàng lục, lá nâu bạc rồi khô xác (Lê Lương Tề, 2001).
Hình 2.1. Ảnh triệu chứng bệnh trên lá
Nguồn: />
- Trên hạt: Bệnh quan sát thấy những vết không màu xung quanh có viền
nước, các vết bệnh còn thấy rõ khi hạt thóc còn non và xanh. Khi chín vết bệnh
chuyển sang màu vàng xám hoặc vàng nhạt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6
2.1.4. Quy luật và các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh, phát triển bệnh
Bệnh phát sinh phát triển thuận lợi khi nhiệt độ, ẩm độ cao, mưa bão nhiều
vì vậy ở Miền Bắc Việt Nam bệnh có thể phát sinh gây hại cả hai thời vụ: Vụ
xuân phát sinh trong thời kỳ lúa đẻ nhánh tháng 3, tháng 4, cao điểm vào tháng 5,
tháng 6, vụ mùa bệnh phát sinh sớm hơn khoảng tháng 8 và cao điểm ở tháng 9,
tháng 10 (Lê Lương Tề, 1998).
Mức độ gây hại của bệnh phụ thuộc vào giống, hầu hết các giống lúa đang
trồng sản xuất có mức độ nhiễm trung bình đến nặng, điển hình là các giống lúa
lai, giống nhập nội từ Trung Quốc: Tạp giao, Khang dân, Q5, Nhị ưu 838,…Năm
1970, trên diện tích lúa mùa giống NN8 bị bệnh ở mức độ 60 – 100% làm giảm
năng suất từ 30 – 60%, theo báo cáo của phòng bệnh cây Viện bảo vệ thực vật
(1970) thì tác hại của bệnh ngày càng lớn khi mức độ bị bệnh càng nặng. Điều
đáng lưu ý là mức độ gây hại còn phụ thuộc vào thời kỳ cây lúa bị nhiễm bệnh,
nếu cây lúa bị bệnh ngay từ khi đẻ nhánh thì mức độ bị bệnh về sau thường rất
nặng, ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất, có thể làm giảm 41% trở lên, nếu bị bệnh
bắt đầu từ thời kỳ đòng – trổ tác hại có thể vẫn còn lớn trung bình làm giảm năng
suất cây lúa khoảng 30%, nhưng nếu bị bệnh vào thời kỳ cuối (chín sữa – chín
chắc) mức độ gây hại ít hơn, dưới 10% (Lê Lương Tề, 1970).
+ Nhiệt độ: Theo tác giả Muko (1957), thì nhiệt độ thích hợp cho bệnh
phát sinh khoảng 25-30°C. Bệnh phát triển thành dịch trong khoảng nhiệt độ 2231°C, tối thích là 27-30°C, ngoài phạm vi nhiệt độ này hoặc là vi khuẩn không
phát triển hoặc kém phát triển.
+ Ẩm độ: Ngoài nhiệt độ, ẩm độ cũng có ảnh hưởng lớn đến sự phát sinh,
phát triển của bệnh. Ẩm độ từ 79,3-92,8% làm tăng sự phát triển của bệnh, còn
ẩm độ từ 66,3-77% hạn chế sự phát triển của bệnh.
+ Nguồn bệnh ban đầu: Theo Lê Lương Tề (1998), thì nguồn bệnh ban
đầu ở nước ta là hạt giống, tàn dư gây bệnh, viên keo vi khuẩn tồn tại ở cuối vụ,
đều có thể là nguồn bệnh ban đầu.
+ Phân bón: Phân bón có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng, phát triển
của cây trồng, đồng thời thông qua cây trồng có ảnh hưởng quan trọng đến sự
phát sinh và gây hại của nhiều loài dịch hại. Trong số các loại phân bón chủ yếu
thì N và K có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến bệnh bạc lá. Theo Tagami và Mirzukami
thì N20 là nhân tố quan trọng đối với sự phát sinh, phát triển bệnh là do nitơ thúc
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7
đẩy sinh trưởng sinh dưỡng của cây trồng làm tăng ẩm độ trong ruộng vì vậy
bệnh lây lan nhanh. Do vậy mức bón nitơ tăng làm bệnh bạc lá tăng dẫn đến năng
suất lúa giảm (Vũ Công Khải, 2000).
Ngoài ra, mức độ bệnh còn phụ thuộc vào địa thế đất đai. Trên chân đất
trũng, chua, khó thoát nước, đặc biệt ở những vùng đất hẩu, đất nhiều mùn nhiều
bóng cây bệnh sẽ phát sinh sớm và mạnh hơn. Những kết quả nghiên cứu của bộ
môn Bệnh cây - trường Đại học Nông Nghiệp, Viện bảo vệ thực vật,…đã
chứng minh những nhận định trên.
2.1.5. Nghiên cứu về cách chuẩn đoán bệnh bạc lá
Hiện nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau để chẩn đoán bệnh bạc lá.
Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng của mình. Có thể kể ra ở đây
một vài phương pháp và kỹ thuật chẩn đoán phổ biến như sau:
- Phương pháp giọt dịch: Cắt những đoạn vết bệnh dài 3-5 cm, quấn
bông thấm nước thành từng bó nhỏ cho vào cốc nước vô trùng hoặc nước muối
0,85% ngập 2/3 cốc nước. Sau 2-3 giờ nếu trên các mô lá xuất hiện các giọt dịch
nhỏ màu hơi vàng trên đầu lá cắt, đó là biểu hiện lá bị bệnh.
- Phương pháp ELISA: Bộ ELISA (xét nghiệm chất hấp thụ miễn dịch
trong liên kết enzyme) dựa trên khả năng nhận biết một chất protein nhất định
hoặc liên kết kháng nguyên với mầm bệnh thực vật của một kháng thể. Bộ dụng
cụ rất dễ sử dụng, một vài thí nghiệm có thể tiến hành ngay trên đồng ruộng có
nghi ngờ dịch bệnh, chỉ mất 5 phút thử nghiệm. Hơn nữa, ELISA không cần tới
phòng thí nghiệm hay bất cứ đào tạo đặc biệt nào (Vũ Triệu Mân, 2003).
- Phương pháp thấm hút tế bào trực tiếp (Direct tissue blotting): Kỹ
thuật này cũng sử dụng các kháng thể nhất định để phát hiện sự hiện diện các
mầm bệnh trong cây. Trong phương pháp này, các mẫu tế bào mang bệnh được
nén, để rút protein trên một loại giấy đặc biệt và kháng thể được đặt thêm vào.
Sau đó, sử dụng thêm thuốc thử màu xem phản ứng giữa hỗn hợp mầm bệnh và
kháng thể. Phản ứng màu cho thấy kết quả dương tính và vị trí các điểm chốt của
mầm bệnh trong tế bào bị bệnh.
(nguồn từ: Agbiotech Viêt Nam-www.agbiotech.com.vn).
- Sử dụng que DNA/RNA: Một bộ công cụ khác có thế sử dụng dự đoán
bệnh của cây trồng là que axit nucleic (hay DNA/RNA). Các que này là các phân
đoạn axit nucleic sắp xếp trong một chuỗi bổ sung cho các chuỗi DNA hoặc
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 8
RNA của mầm bệnh. Vì các chuỗi bổ sung lần nhau, nên các que có thể được sử
dụng để xác định bệnh.
(nguồn từ: Agribiotech Viêt Nam-www.agbiotech.com.vn).
- Phương pháp thấm hút nén (Squash blot method): Trong phương pháp
thấm hút nén, tế bào từ cây trồng bị nghi có bệnh bị nén vào một loại giấy đặc
biệt gọi là màng. Màng này được xử lý bằng một loại que có thể kết lại với DNA
hoặc RNA của cây bị nghi có mầm bệnh trong tế bào. Quá trình kết dính sẽ xảy
ra khi chuỗi bổ sung xuất hiện. Sau khi bổ sung thêm vài chất vào màng, phản
ứng màu cho thấy que và DNA/RNA mầm bệnh quyện vào nhau và bệnh được
phát hiện. Không có màu phản ứng nghĩa là thử nghiệm âm tính.
(Nguồn từ: Ag biotech Viêt Nam-www. agbiotech. com.vn).
- Phương pháp sử dụng kỹ thuật PCR với cặp mồi XOR theo Adachi et
al., 1990: Nhận biết và phân biệt loài vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae,
sử dụng kỹ thuật PCR theo phương pháp của Adachi, N và Oku, T. (2000), dùng
2 đọan mồi có trình tự chuỗi như sau: XOR-F 5'-GCA TGA CGT CAT CGT
CCT GT-3' và XOR-R2 5'- CTC GGA GCT ATA TGC CGT GC-3' để nhân
đoạn ADN nằm giữa 2 gen chịu trách nhiệm tổng hợp cấu tử 16S và 23S của
ribosome vi khuẩn bạc lá lúa.
2.1.6. Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá
Các biện pháp canh tác bao gồm vệ sinh đồng ruộng, diệt trừ cỏ dại, phun
thuốc trừ bệnh, tăng cường chăm sóc bón phân đúng cách, thích hợp và điều
chỉnh mực nước hợp lý và trồng giống kháng bệnh. Ngoài ra, còn có biện pháp
xử lý hạt giống trước khi gieo. Cho đến nay, biện pháp sử dụng giống kháng
bệnh vẫn được coi là biện pháp có hiệu quả và khả thi nhất.
2.2. VI KHUẨN XANTHOMONAS ORYZAE PV. ORYZAE
2.2.1. Đặc điểm hình thái và cấu trúc
Vi khuẩn Xoo thuộc họ Pseudomonadaceae, có dạng hình gậy hai đầu hơi
tròn, có một lông roi ở một đầu, kích thước 1-2 x 0,5-0,9 µm. Trên môi trường
nhân tạo khuẩn lạc vi khuẩn có dạng hình tròn, màu vàng sáp, rìa nhẵn, bề mặt
khuẩn lạc ướt, háo khí, nhuộm Gram âm. Vi khuẩn không có khả năng phân giải
nitrat, không dịch hoá gelatin, không tạo NH3, nhưng tạo H2S, tạo khí nhưng
không tạo axít trong môi trường có đường. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn sinh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9
trưởng từ 26 - 300C, nhiệt độ tối thiểu 0 - 50C, tối đa 400C nếu cao hơn 530C sẽ
làm vi khuẩn chết. Vi khuẩn có thể sống trong phạm vi pH khá rộng từ 5,7 - 8,5
thích hợp nhất ở pH 6,8 - 7,2.
Hình 2.2. Ảnh hiển vi điện tử quét tế
bào vi khuẩn Xoo trong mạch dẫn của
lá lúa
(Nguồn: />ns/apsnetfeatures/Pages/MicrobeGenomi
cs.aspx)
Hình 2.3. Hình dạng tế bào vi khuẩn
bạc lá lúa
(Anna Maselli, 1999)
2.2.2. Nghiên cứu đặc điểm của bộ genom Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Hiện đã có một số nghiên cứu về trình tự genom của các chủng vi khuẩn
Xoo. Trong đó, gần đây nhất phải kể đến là công trình nghiên cứu về cấu trúc
genom của các chủng phổ biến nhất hiện nay là: MAF311018 (Nhật Bản),
KACC10331 (Hàn Quốc), PXO99A (Philippine) được công bố trên (website:
).
2.2.2.1. Bộ genome Xoo chủng MAFF311018
Hình phía dưới trình bầy cấu trúc genome nhiễm sắc thể vi khuẩn Xoo
chủng MAFF311018 biểu hiện bằng tám vòng tròn. Vòng ngoài cùng biểu hiện
chiều dài của mỗi vùng gen bằng đơn vị 100kb, vòng thứ 2 và 3 biểu hiện vị trí
của các gen theo các hướng phiên mã khác nhau tương ứng. Những gen đã xác
định rõ chức năng được ký hiệu màu vàng, gen chưa xác định rõ chức năng được
ký hiệu màu xanh. Vòng tròn thứ tư biểu hiện vị trí tụ tập của các gen hrp và
những gen gây độc avr ký hiệu màu xanh. Vòng tròn thứ năm biểu hiện vị trí của
các trình tự gắn chèn. Vòng thứ sáu biểu thị hàm lượng C + G của mỗi trung bình
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 10
20 kb của mỗi đoạn. Vòng số bẩy biểu hiện vị trí của các gen mã hóa tạo ra
tRNA và rRNA của vi khuẩn. Cuối cùng là vòng số tám biểu hiện vị trí của các
prophage cùng các gen của phage.
Hình 2.4. Bản đồ genom vi khuẩn Xoo chủng MAFF311018.
Theo đó genom của Xoo chủng MAFF 311018 gồm một nhiễm sắc thể
vòng dài 4.940.217 bp, với hàm lượng G+C trung bình chiếm 63,7%. Bên trong
không phát hiện thấy có chứa một thể plasmid nào. Trong đó, phát hiện thấy có
hai bản copy của operon rrn và thứ tự liền kề một số gen như sau: 16S-tRNAAla
-tRNAIle -23S-5S. Genom chứa tổng số 53 gen mã hóa tạo thành các tRNAs đại
diện cho 43 loại tRNA khác nhau.
Trong tổng số 4.372 khung đọc mở được phát hiện (ORFs) trong genom
chủng MAFF311018 thì có 2.799 (64%) gen đã xác định được chức năng, 1.383
(32%) proteins được xác định tương đồng với nhiều protein điển hình của vi
khuẩn Xoo nhưng chưa biết rõ chức năng. Có 190 gen (4%) được xác định là
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11
không tương đồng rõ rệt với những gen đã được xác định và công bố trước đó
của vi khuẩn.
2.2.2.2. Cấu trúc genom chủng KACC10331
Theo Lee et al. (2008), thì genom vi khuẩn Xoo chủng KACC10331 có
cấu trúc như sau: Tổng genom nhiễm sắc thể vòng dài 4.941.439 bp, với hàm
lượng C + G chiếm 63.7%. Genom có 4637 khung đọc mở, trong đó có 3340
(72.0%) có thể xác định được chức năng. Khoảng 80% số gen trong đó được
phát hiện thấy trong các loài vi khuẩn X. axonopodis pv. citri (Xac) và
X.campestris pv. campestris (Xcc). Tuy nhiên, 245 gen được xác định là chỉ đặc
thù đối với Xoo, trong đó có 8 gen gây độc. Đồng thời nhóm tác giả còn xác định
được vị trí của cả những gen tạo phản ứng siêu mẫn (hrp), những gen sinh ra vỏ
polysaccharide, gen mã hóa tạo enzyme phân rã màng tế bào thực vật. Điều này
giúp chúng ta hiểu rõ được cơ chế tương tác giữa vi khuẩn Xoo gây bệnh đối với
ký chủ họ hòa thảo.
2.2.2.3. Genom chủng vi khuẩn PXO99A
Đây là công bố mới nhất về trình tự genom của vi khuẩn Xoo, được tiến
hành bởi Steven L et al., tiến hành trên chủng vi khuẩn PXO99A của Philippine
và cũng là dạng phổ biến ở khu vực Nam và Đông Nam châu Á. Được công bố
trên trang web tháng 3 năm
2008. Theo đó, genom vi khuẩn gồm một nhiễm sắc thể dạng vòng dài 5,240,075
bp, hàm lượng các base nitơ G + C chiếm 63.6%. Có 5,083 gen mã hoá cho các
protein chức năng, hai operon RNA riboxom, 55 tRNA, được biểu diễn hình
dưới. Ngoài ra, còn có 87 vùng đặc thù chỉ có ở chủng vi khuẩn PXO99A, khám
phá ra nhiều vùng gen liên quan đến khả năng gây độc hay mẫn cảm của vi
khuẩn với tính kháng của cây trồng, có ít nhất 10 vùng trên nhiễm sắc thể được
sắp xếp lại so với genom của hai chủng KACC10331 và PXO99A. Trong đó, có
7 trong 10 vùng là do có sự gắn thêm vào của các trình tự chèn. Nghiên cứu cũng
đã chỉ ra nhiều gốc tái bản tương đồng với cấu trúc ở các loài vi khuẩn thuộc họ
Xathomonadaceace, bởi sự gần gũi với các gen (dnaA, dnaB và gyrB) thường
thấy ở nguồn gốc các genom vi khuẩn và sự chênh lệch cao hơn về nồng độ của
các base nitơ G so với C ở trong gen.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 12
Hình 2.5. Bản đồ cấu trúc nhiễm sắc thể chủng PXO99A
(Nguồn: www.biomedcentral.com/.../figure/F1?highres=y)
2.2.3. Trình tự chèn trên bộ genom Xoo (Insertion sequence)
Nhân tố IS (Insertion sequence) là nhân tố di truyền, tuy không có các
đoạn tương đồng nhưng có thể lắp vào các vị trí rất khác nhau trên genom vi
khuẩn, tạo cho nhân tố IS khả năng di động rộng rãi gọi là sự chuyển chỗ. Các
nhân tố IS gặp ở nhiễm sắc thể vi khuẩn, trên các plasmid gồm khoảng 800 –
1400 cặp nucleotit và không mang một phenotype nào ngoài chức năng cần cho
sự chuyển chỗ. Chức năng này được xúc tác bởi enzym transposaza do yếu tố IS
đọc mã, transposaza nhân ra một vùng xác định trong chuỗi kép DNA (DNA
đích) và cắt rời 2 sợi. Ở mỗi đầu của nhân tố IS tồn tại các cặp nucleotit lặp lại
trực tiếp hoặc gián tiếp và cần cho quá trình chuyển chỗ. IS đóng vai trò quan
trọng trong định hướng và tái tổ hợp các đặc tính di truyền.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13
Bảng 2.1. Liệt kê các yếu tố IS có mặt trong genom vi khuẩn Xoo chủng
MAFF 311018.
Hiện đã xác định được tất cả có 611 trình tự chèn IS, chúng thuộc 25 kiểu
chèn xen khác nhau trong bộ genom Xoo, chiếm sấp xỉ 10% tổng chiều dài của
genom vi khuẩn. Tỷ lệ này là khá cao nếu so sánh với các loài vi khuẩn gây bệnh
thực vật khác, đây có thể là một đặc điểm của vi khuẩn Xoo. IS của vi khuẩn Xoo
phân bố khắp genome, chúng lặp lại liên tục trong nhiều locus. Có một số vùng
chứa nhiều IS có thể dài tới 30 kb. Người ta đã xác định được đầy đủ trình tự của
386 IS và còn lại 225 IS đang được tiếp tục nghiên cứu. Theo số liệu trình tự,
người ta chia chúng ra thành 7 nhóm khác nhau, trong đó nhóm IS5 và ISNCY
phổ biến hơn cả, mỗi IS có lần lượt từ 110 đến 63 bản copy. Trong đó, có 6 trình
tự đặc thù là: ISXoo11, ISXoo12, ISXoo13, ISXoo14, ISXoo15 và ISXoo16.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 14
