Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của tập đoàn giống lúa nếp địa phương

1. MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa,

ngô). Ngoài được sử dụng làm lương thực thì sản phẩm phụ của lúa gạo còn
có vai trò quan trọng trong ngành chế biến cũng như cho ngành chăn nuôi.
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên rất thích hợp cho
cây lúa phát triển. Từ lâu, cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu và có ý
nghĩa quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Để từ một nước nông nghiệp lạc
hậu trở thành nước xuất khẩu gạo thứ hai thế giới thì ngoài những điều kiện tự
nhiên thuận lợi cùng kinh nghiệm sản xuất lúa nước từ lâu đời của người dân
cần phải kể đến sự phát triển vượt bậc về khoa học nông nghiệp trong đó, công
tác giống và bảo vệ thực vật chiếm một vị trí hết sức quan trọng. Hiện nay,
ngoài việc chú trọng nâng cao năng suất và sản lượng lúa tẻ thì lúa nếp cũng
được xem là chiến lược của nhiều vùng sản xuất lúa do nhu cầu lúa nếp chất
lượng càng cao. Tuy nhiên, một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm
năng suất và sản lượng lúa hàng năm là sâu bệnh. Trong đó, bệnh bạc lá lúa do
vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây hại nặng ở cả lúa nếp và lúa tẻ. Theo số liệu
thống kê của cục bảo vệ thực vật từ năm 1999 đến năm 2003, bệnh làm giảm
sản lượng trung bình từ 6 - 60% năng suất lúa hàng năm. Tác hại chủ yếu của
bệnh là làm cho lá lúa mà đặc biệt là lá đòng sớm tàn, nhanh chóng khô chết,
bộ lá sơ xác, ảnh hưởng tới quang hợp dẫn đến tỉ lệ hạt lép cao, năng suất giảm
sút rõ rệt. Các biện pháp phòng trừ như biện pháp canh tác, chế độ bón phân
hợp lý, biện pháp hoá học… đều cho hiệu quả không cao. Biện pháp phòng
chống hữu hiệu nhất là chọn giống kháng bệnh.
Muốn chọn tạo giống chống bệnh bạc lá lúa thành công và bền vững thì
trước hết phải có nguồn gen kháng phong phú. Tập đoàn các giống lúa địa
phương thường mang nhiều đặc tính quý về các khả năng chống chịu với điều

1


kiện bất thuận và sâu bệnh hại, trong đó khả năng kháng bệnh được các nhà chọn
giống đặc biệt quan tâm - Đây chính là nguồn cung cấp gen kháng bệnh phong phú
và rất có ý nghĩa cho công tác chọn tạo giống chống bệnh. Để khai thác và sử dụng
nguồn gen này thì việc xác định khả năng kháng của từng giống lúa là việc làm rất
cần thiết. Tuy nhiên, việc xác định chính xác các giống lúa có chứa gen kháng bệnh
hay không lại là một việc làm rất khó khăn. Phương pháp truyền thống là tiến hành
lây nhiễm nhân tạo khi lúa làm đòng, sử dụng các dòng đẳng gen và phổ chống
nhiễm, sau 18 – 20 ngày sẽ cho kết quả. Phương pháp này cũng thành công song
còn phụ thuộc vào điều kiện môi trường nên độ chính xác chưa cao. Để khẳng định
chính xác khả năng mang gen kháng của các giống lúa nghiên cứu thì sử dụng
phương pháp PCR là một hướng được nhiều nhà khoa học quan tâm. Phương pháp
PCR chỉ cần sử dụng hai đoạn mồi đặc hiệu cho gen cần xác định rồi nhân PCR,
sản phẩm nhân PCR được chạy điện di để xác định sự đa hình. Hiện nay có rất
nhiều các RFLP liên kết với gen kháng bệnh đã được xác định trình tự AND, việc
thiết kế các đoạn mồi đơn giản. Vì vậy, áp dụng PCR 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, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá khả
năng kháng bệnh bạc lá của tập đoàn giống lúa nếp địa phương”.
1.2

Mục đích
Tìm ra các giống lúa nếp địa phương có khả năng kháng bệnh bạc lá

phục vụ cho chọn tạo giống chống bệnh bền vững.
1.3

Yêu cầu

* Khảo sát một số đặc điểm nông sinh học của tập đoàn giống lúa nếp địa

phương.
* Lây nhiễm nhân tạo và đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của tập
đoàn giống lúa nếp địa phương.
* Sử dụng chỉ thị phân tử PCR tìm gen kháng bệnh bạc lá ở tập đoàn
giống lúa nếp địa phương.

2


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1

Nguồn gen địa phương và vấn đề bảo quản nguồn gen cây lúa.

2.1.1 Hiện trạng sử dụng nguồn gen địa phương
Việt nam nổi tiếng về sự phong phú, đa dạng sinh học. Đây được coi là
cái nôi của nhiều loài cây lương thực quan trọng. Theo thống kê nước ta có
tới hơn 1810 giống ngô, 75 giống khoai lang, 33 giống đay, 114 giống lạc,
224 giống đậu đỗ, 48 giống dâu… Các nhà khoa học cho rằng Việt Nam là
một trong những cái nôi của nền văn minh nông nghiệp lúa nước, cả nước có
khoảng 2.000 giống lúa cổ truyền trong đó có 206 giống lúa nếp, hiện vẫn còn
những loài lúa hoang dại trong tự nhiên. Qua qu¸ tr×nh canh tác hàng nghìn
năm, Việt Nam đã lưu giữ, chọn tạo được nhiều giống lúa quý, chất lượng nổi
tiếng, riêng về lúa nếp đã tới ba bốn chục giống. Thí dụ: giống nếp hương,
nếp hoa vàng, nếp rồng Nghệ An, nếp chân voi, nếp cà cuống, nếp dâu, nếp
cánh sẻ, nếp bầu . Do quá trình chọn lọc, trồng cấy hàng nghìn đời nên chúng
có khả năng thích nghi và chịu đựng tốt với môi trường ruộng đồng [43], [47].
Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI đã hợp tác chính thức với Việt Nam

từ năm 1975 trong chương trình thử nghiệm giống lúa quốc tế (IRTP) trước
đây và nay là chương trình đánh giá nguồn gen cây lúa (INGER). Trong quá
trình hợp tác, Việt nam đã nhận được 279 tập đoàn lúa gồm hàng nghìn mẫu
giống mang nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, năng suất cao, chất lương tốt,
chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận.
Việt Nam đã tiến hành công tác bảo tồn nguồn gen từ những năm 1987,
kết quả đạt được là đã bảo tồn và lưu giữ được trên 13.500 giống thực vật tại
trung tâm tài nguyên thực vật (Lưu Ngọc Trình, 2000), trên 450 giống lúa có
khả năng chịu hạn, chịu úng ngập và chống chịu sâu bệnh tốt (Trần Duy Quý,
2000), trên 480 giống cây ăn quả và rau (Vũ Mạnh Hải, 2000) [7].

3


Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đã nghiên cứu bình tuyển, phục
tráng, chọn lọc và thử nghiệm một số dòng/giống cây trồng để phát triển trong
sản xuất: giống khoai môn KMC-1 và KMN-1, khoai sọ KS-5, lúa nếp Quýt
đặc sản, lúa thơm ngắn ngày LT-3, lúa nếp thơm ngắn ngày NT-96, giống hoa
Uất Kim Cương Tím, giống đậu tương nhập nội TN1, đậu tương cao sản DT2006... Đặc biệt, giống khoai sọ KS4 và giống hoa Đuôi chồn đỏ đã được
công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật (giống quốc gia) [46].
2.1.2 Vấn đề bảo quản nguồn gen cây lúa
Cây lúa đươc xem như là cây trồng đầu tiên trên thế giới được công bố
hoàn thành đọc chuỗi ký tự DNA [40]. Với khoảng 50.000 gen, bộ genom cây
lúa có 12 nhiễm sắc thể bao gồm 430 triệu cặp base của phân tử DNA, trung
bình mỗi gen có khoảng 3000bp. Nguồn gen phong phú này chủ yếu tồn tại
trong các giống địa phương. Với hệ gen phong phú Indica: 45.000 – 56.000
gen, Japonica: 32.000 – 50.000 gen (2003), đây là nguồn vật liệu khởi đầu
quan trọng để các nhà chọn giống lai tạo giống mới.
* Đặc điểm của giống lúa địa phương
Các giống lúa địa phương được hình thành do quá trình chọn lọc tự nhiên

và nhân tạo lâu dài trong điều kiện địa phương do vậy, chúng có một số đặc
điểm cơ bản đó là [7]:
- Cho năng suất ổn định do thích nghi cao với điều kiện địa phương.
- Có tính chống chịu tốt với một số sâu bệnh nguy hiểm và điều kiện bất
thuận của tự nhiên. Trong quần thể các giống lúa địa phương tồn tại rất nhiều
gen quý như: các gen quy định tính kháng bệnh, gen quy định mùi thơm…
Ở các địa phương do tập quán, điều kiện canh tác, khả năng tiếp cận
khoa học kỹ thuật của đồng bào các dân tộc miền núi chưa cao, nên nhiều nơi
còn duy trì và trồng một số giống lúa địa phương bản địa. Thành phần của các
giống lúa này rất đa dạng và phong phú. Dần dần, do sự phát triển kinh tế
trong đó có nông nghiệp thì họ sẽ bỏ dần giống cũ và thay thế các giống lúa

4


lai mới nhập nội có năng suất cao hơn nhưng khả năng kháng bệnh lại rất kém
đã tiềm ẩn nguy cơ sâu bệnh bùng phát trên diện rộng. Do đó công tác chọn
tạo các giống lúa có khả năng kháng bệnh là việc làm rất cấp thiết nhằm đảm
bảo am ninh lương thực. Tuy nhiên, để chọn tạo giống kháng sâu bệnh thành
công thì nguồn gen các giống lúa địa phương bản địa có ý nghĩa rất to lớn.
Vấn đề đặt ra là phải thường xuyên tiến hành đánh giá, thu thập và bảo quản
nguồn gen, dùng các biện pháp kỹ thuật thích hợp để lai tạo giống mới dựa
trên những tính trạng tốt của các giống lúa địa phương.
2.1.3 Các hướng sử dụng nguồn gen địa phương
Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bằng nhiều phương
pháp khác nhau và tuỳ vào từng điều kiện cụ thể, người ta có nhiều cách để sử
dụng nguồn gen địa phương làm sao để đạt kết quả tốt nhất.
- Dùng phương pháp chọn lọc trực tiếp: Từ quần thể địa phương, các nhà
khoa học tiến hành chọn tạo trực tiếp bằng cách chọn những cá thể tốt nhất
với kiểu sinh thái địa lý và gây thành giống mới. Ví dụ: Giống lúa Mộc Tuyền

được chọn ra từ giống Mộc Khâm [7].
- Dùng trong các tổ hợp lai: Các nhà khoa học sử dụng các giống lúa địa
phương có một số phẩm chất tốt như có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh
và điều kiện ngoại cảnh bất thuận, mang gen mùi thơm… để lai với các giống
khác có tính trạng bổ sung như thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, …
nhằm tạo giống mới.
- Dùng phương pháp gây đột biến: Các giống địa phương mang tính
trạng quý nhưng còn có nhược điểm được sử dụng làm vật liệu gây đột biến
nhằm cải tiến tính trạng mong muốn. Ví dụ: đã gây đột biến tạo dòng nếp cái
hoa vàng vừa mang gen mùi thơm vừa cấy được cả hai vụ, khắc phục được
nhược điểm phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, dễ đổ…[1]

5


2.1.4 Các kỹ thuật sinh học áp dụng để tạo nguồn gen cây lúa.
2.1.4.1 Nuôi cấy bao phấn
Nuôi cấy bao phấn để tạo cây đơn bội là kỹ thuật được áp dụng tương đối
thành công trên các giống lúa Japonica. Tuy nhiên đây cũng là một nhược
điểm vì chương trình cải tiến giống lúa của các nước nhiệt đới và cận nhiệt
đới thuộc Châu Á yêu cầu phải tạo được nhóm lúa Indica.
2.1.4.2. Cứu sống phôi mầm
Là kỹ thuật khắc phục hiên tượng bất thụ khi lai xa, có thể tạo ra con lai,
đặc biệt là khi lai giữa lúa hoang dại và lúa trồng. Tuy nhiên, nhược điểm của
phương pháp này là sự tái tổ hợp các genom bố mẹ và nhiều con lai khác khác
loài có thể không cho ra một giá trị cụ thể nào cả. Do vậy, nó ít được sử dụng
trong chương trình cải tiến giống.
2.1.4.3. Khai thác bất dục đực tế bào chất.
Kỹ thuật này dùng để tạo ra các giống lúa lai F1, đã và đang áp dụng khá
thành công ở Trung Quốc với ưu thế về năng suất vượt 20 – 30% so với các

giống lúa đang trồng có năng suất cao nhất [2].
Hệ thống lúa lai 3 dòng: Dòng A (bất dục đực), dòng B (duy trì tính bất
dục), dòng R (phục hồi hữu dục), đã được áp dụng khá thành công với khoảng
22 dòng CMS có nguồn gốc từ IRRI và Trung Quốc (Jachuk, 1986). Lúa lai 3
dòng tạo ưu thế lai với những ưu điểm như: có khả năng cho năng suất cao, có
khả năng tích luỹ chất khô cao, khả năng thích nghi rộng, cây con phát triển
mạnh, có tính kháng sâu bệnh. Tuy nhiên nhược điểm của ưu thế lai là quá
trình thuần hoá dòng cha mẹ rất tốn kém, giá thành hạt lai cao.
Hệ thống lúa lai 2 dòng ra đời đã phần nào khắc phục được những nhược
điểm trên. Hệ thống lúa lai hai dòng bao gồm: dòng PGMS (bất dục đực do
tính cảm quan) và TGMS (bất dục đực do tính cảm nhiệt). Ưu điểm của hệ
thống này là có thể dùng bất kỳ nguồn gen phục hồi nào đó cũng được và rút
ngắn quá trình sản xuất hạt lai.

6


2.1.4.4. Dung hợp tế bào trần
Phương pháp này đã được áp dụng để tái sinh cây lúa từ tế bào trần ở cả
hai loại hình Indica và Japonica (Lee et al, 1989). Người ta cũng có thể sản
xuất con lai somatic giữa các loài có khoảng cách di truyền rất xa. Tuy nhiên,
lợi ích của những con lai này vẫn chưa được biết rõ.
2.1.4.5. Kỹ thuật chuyển gen
Đây là kỹ thuật được tạo ra nhờ những tiến bộ trong nuôi cấy mô và sinh
học phân tử. Có hai cách để chuyển một gen lạ vào cây trồng:
- Chuyển qua vector: Các plasmis có thể được dùng làm vector để
chuyển các vật liệu di truyền vào tế bào thực vật, nó được gọi là Ti-plasmis và
Ri-plasmis.
- Truyền trực tiếp ADN bằng các phương pháp: Phương pháp vi tiêm
(tiêm trực tiếp dung dịch ADN vào các tế bào trần dưới áp lực cao); Biến nạp

bằng xung điện (trong điện trường xoay đều với tần số cao, các tế bào trần
liên kết lai với nhau, sau đó dùng xung điện một chiều để dunn hợp chúng
lại); Phương pháp mở lỗ điện (các tế bào trần và ADN cần biến nạp cùng nằm
trong một dung dịch sinh lý thích hợp, người ta cho xung điện chạy qua dung
dịch, tạo nên các lỗ hổng trên màng sinh chất, nhờ vậy các phân tử ADN có
thể chui vào bên trong); Dùng súng bắn gen,.....
Phương pháp này đã tạo ra một số giống lúa kháng bệnh bạc lá: VL902
(gen Xa – 21 được chuyển vào loài phụ Indicca) [23].
2.1.4.6. Ứng dụng marker phân tử
Kỹ thuật này dùng để đánh dấu các gen có tầm quan trọng kinh tế.
Những ứng dụng của phương pháp này là:
- Xác định mức độ phong phú di truyền.
- Xác định mức độ chính xác về di truyền của con lai.
- Ước định mức độ lẫn tạp và phát hiện sự du nhập gen hoang dại.

7


2.1.5 Sự lẫn giống
Trước khi trồng một giống lúa nào, nông dân cần phải xác định xem
giống đó lẫn bao nhiêu phần trăm. Lẫn giống là tình trạng dễ gặp trong công
tác thu thập giống. Lẫn giống có tác hại làm cho giống nhanh chóng bị thoái
hoá, làm giảm chất lượng thương phẩm, chất lượng xay xát… Có nhiều
nguyên nhân gây thoái hoá giống: lẫn giống do cơ giới (trong quá trình vận
chuyển, quá trình phơi phóng), lẫn giống do xuất hiện các biến dị, do tàn dư
cỏ dại,… Khi phát hiện thấy giống bị lẫn > 5% thì phải tiến hành khử lẫn triệt
để. Khi quyết định có nên đưa một giống mới vào gieo trồng hay không, trước
hết phải qua khâu chọn hạt giống, hạt giống phải khoẻ, mẩy, đồng đều, không
lẫn giống. Trước khi gieo cấy phải dọn sạch tàn dư cỏ dại và cây trồng vụ
trước, thường xuyên tiến hành khử lẫn đồng ruộng.

2.2

Vị trí của lúa nếp trong đời sống và nguồn gen di truyền cây lúa nếp

2.2.1 Vị trí, vai trò của lúa nếp trong đời sống của người Việt Nam
Lúa là cây lương thực chính của người Việt Nam, từ xa xưa cây lúa được
phân biệt thành hai loại nếp và tẻ và cả hai đều đóng góp vai trò quan trọng
trong văn hoá ẩm thực Việt Nam.
Lúa nếp được trồng lâu đời ở Việt Nam và được sử dụng vào nhiều mục
đích khác nhau như dùng làm đồ thờ cúng ông bà tổ tiên, trong các bữa tiệc,
lễ hội bao giờ cũng có mặt những món ăn từ lúa nếp. Từ những loại bánh,
món ăn cổ truyền nổi tiếng như bánh chưng, bánh dày, bánh cốm, cốm ,…
đến thứ “nước uống” đặc biệt rượu đều được làm từ lúa nếp cổ truyền. Chính
lúa nếp đã góp phần làm nên hương vị hấp dẫn, độc đáo giầu tính nhân văn
của văn hoá ẩm thực Việt Nam.
Lúa nếp chiếm khoảng 10% trong sản xuất lúa nói chung, giá trị hàng
hoá của lúa nếp gấp 1,5 lần lúa tẻ. Ở khu vực đồng bằng lúa nếp được trồng
chính ở vụ mùa và một phần ở vụ chiêm, chất lượng của lúa nếp trồng ở đồng
bằng cao hơn ở khu vực miền núi [32].

8


2.2.2 Nguồn gen di truyền lúa nếp
Nguồn gen di truyền lúa nếp ở Việt Nam lần đầu tiên được Lê Quý Đôn
thế kỷ 18 (Theo Bùi Huy Đáp, 1980) mô tả trong cuốn “ Vân đài loại ngữ”
với 70 giống lúa cổ truyền, trong đó có 29 giống lúa nếp [32].
Lúa nếp đã được người nông dân Việt Nam cải tiến và sử dụng đa dạng
nguồn gen. Ngân hàng gen quốc gia tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp
Việt Nam đã bảo quản 1200 mẫu giống bản địa lúa nếp được thu thập trên

toàn quốc, trong số này có gần 200 mẫu giống được thu thập trước những
năm 1990, là những giống có nguồn gốc chủ yếu ở khu vực đồng bằng, còn
hơn 1000 mẫu giống được thu thập sau năm 1990, chủ yếu là lúa nương ở khu
vực miền núi [32].
Năm 1995, Lương Ngọc Trình và các cộng sự dựa trên các mẫu isozyme
để phân loại 643 giống lúa cổ truyền đại diện cho các hệ sinh thái của Việt
Nam, phát hiện dòng lúa Indica chiếm 91,9% nguồn gen lúa Việt Nam, lúa
japonica chiếm 6,8% và 1,3% là không phân loại được. Kết quả này đã giới
thiệu một cấu trúc di truyền chung của nguồn gen lúa Việt Nam [44].
Trong số 359 mẫu giống nếp địa phương bảo quản tại ngân hàng gen
quốc gia được phân loại bằng phản ứng phenol đã cho thấy 56,6% là lúa
japonica, 45,4% là lúa indica. Kết quả này là chính xác vì phần chính của 359
mẫu giống địa phương được phân loại này là lúa nương. Lưu Ngọc Trình
(1999) sử dùng phương pháp RADP phân tử để nghiên cứu đa dạng di truyền
nguồn gen lúa, đã thấy trong số 29 mẫu giống lúa nếp địa phương đại diện
cho các vùng sinh thái khác nhau của Việt Nam có 20 mẫu giống xấp xỉ
68,9% là lúa japonica [32].
Trong 315 mẫu giống lúa nếp địa phương, xấp xỉ 40% gen lúa nếp đã
được đánh giá và đưa vào cơ sở dữ liệu của ngân hàng gen quốc gia. Điều này
cho thấy lúa nếp đa dạng ít hơn lúa tẻ. Tuy nhiên, Lưu Ngọc Trình (1999) sử
dụng phương pháp RADP để nghiên cứu đa dạng di truyền của 67 mẫu giống

9


địa phươngn đại diện cho lúa Việt Nam đã thấy rằng tính đa dạng lúa nếp và
lúa tẻ trong nguồn gen lúa Việt Nam là ngang nhau [32].
Qua quá trình canh tác hàng nghìn năm, Việt Nam đã lưu giữ, chọn tạo
được nhiều giống lúa nếp quý như giống nếp hương, nếp cái hoa vàng, nếp
rồng Nghệ An, nếp chân voi, nếp cà cuống, nếp dâu, nếp cánh sẻ, nếp bầu...

Do quá trình chọn lọc, trồng cấy hàng nghìn đời nên chúng có khả năng thích
nghi và chịu đựng tốt với môi trường. Đây chính là quỹ gen phong phú, đa
dạng – một nguồn gen hết sức quý giá.
2.3

Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa

2.3.1 Nguồn gốc và phân bố của bệnh bạc lá lúa
Bệnh bạc lá lúa được phát hiện đầu tiên ở Fukuoka - Nhật Bản, vào năm
1884, và trở nên phổ biến ở tất cả các nước trồng lúa trên thế giới trong
khoảng từ cuối thập kỷ 60 đến đầu thập kỷ 80, đặc biệt là các nước trồng lúa
châu Á như Ấn Độ (1940), Indonexia (1950), Philippin (1957), Trung Quốc
(1957), Pakistan (1976).... Ngoài ra, người ta còn quan sát được bệnh này ở
châu Phi (1975) và châu Mỹ la tinh (1979) [24].
Tuy nhiên, bệnh bạc lá phổ biến và gây hại nặng nhất ở các nước trong
vùng nhiệt đới châu Á như: Ấn Độ, Philippin và Việt Nam.... Đặc biệt, bệnh
gây hại nặng hơn khi mở rộng diện tích trồng 1 số giống lúa nửa lùn cho năng
suất cao kết hợp với các hình thức thâm canh trong cuộc Cách mạng xanh
[70]. Vì vậy, đây là vấn đề rất quan trọng đối với các nước trồng lúa nói
chung và các nước trồng lúa ở nam Á nói riêng.
Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa được phát hiện từ sau hoà bình lập lại
(1954), trên các giống lúa địa phương cao cây, nhưng mức độ gây hại không
nghiêm trọng [19]. Khi phong trào thâm canh lúa phát triển, mở đầu bằng việc
gieo trồng các giống lúa cải tiến, chịu phân, cho năng suất cao, kết hợp với
việc sử dụng nhiều phân bón, đặc biệt là phân đạm thì bệnh bạc lá thực sự trở
nên nghiêm trọng và thường xuyên gây hại trong vụ mùa. Bệnh đã phát triển

10

thành dịch lớn ở một số tỉnh Đồng bằng sông hồng trong vòng từ năm 19681975 [47].
Trong những năm gần đây, bệnh bạc lá có xu hướng tăng lên và gây hại
ở cả vụ xuân. Điều này do nhiều nguyên nhân gây nên, trong đó phải kể đến
việc gieo trồng và sử dụng rộng rãi các giống lúa nhập nội từ Trung Quốc,
chưa qua khâu đánh giá tính chống bệnh. Phần lớn các giống này có phản ứng
nhiễm vừa đến nhiễm nặng đối với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá ở Việt
Nam. Theo cục Bảo vệ thực vật, trong năm 1994, diện tích bị bệnh bạc lá hại
đã lên tới 120.000 ha ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Hồng [47]. Theo Hà Minh
Trung (1996), bạc lá lúa là một trong ba loại bệnh nặng và phổ biến trên cả
nước [45].
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của ngành trồng lúa, nhiều công trình
nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa đã được tiến hành và tập trung vào các mặt như
dịch tễ học, đặc điểm sinh lý sinh hoá của vi khuẩn, giống chống bệnh....
Những thành công trong các công trình nghiên cứu này đã góp phần không
nhỏ vào việc làm giảm tác hại của bệnh bạc lá, làm tăng chất lượng và sản
lượng lúa hàng năm.
2.3.2 Tác hại của bệnh bạc lá lúa
Tác hại chủ yếu của bệnh bạc lá lúa là làm cho lá đòng và các lá công
năng cháy, sớm tàn, nhanh chóng trở nên khô, chết; làm bộ lá xơ xác, ảnh
hưởng tới khả năng quang hợp của cây; làm tăng tỉ lệ hạt lép, dẫn tới giảm
năng suất rõ rệt [16], [48]. Tuy nhiên, mức độ thiệt hại nặng hay nhẹ còn phụ
thuộc khả năng kháng của từng giống và tác nhân gây bệnh là các chủng vi
khuẩn khác nhau.
Ấn Độ hàng năm có tới hàng triệu ha bị bệnh nặng, năng suất giảm từ 6 –
60% (Theo Srivastava,1972) [70].
Ở Nhật Bản trong những năm gần đây hàng năm có từ 300.000 –
400.000 ha lúa bị bệnh nặng, với năng suất giảm từ 20 – 30%, có nơi tới 50%.

11

Còn ở Việt Nam, theo thí nghiệm của Viện Khoa học kỹ thuật Nông
nghiệp Việt Nam tại Văn Điển cho thấy giống lúa Trân Châu Lùn bị bệnh
100%, vụ mùa năm 1969 đạt năng suất 177 tạ/ha và vụ mùa năm 1970 chỉ đạt
15 tạ/ha. Năng suất lúa bị bệnh giảm so với ruộng bình thường không bị
nhiễm bệnh là 40 – 60% (Mai Văn Quyết, 1969 – 1970) [24], [28]. Còn trong
những năm 1970 – 1975 bệnh gây thiệt hại nghiêm trọng cho một số giống
lúa mới, đặc biệt là giống lúa NN8 cấy trong vụ
mùa.
Bệnh gây hại nặng ở các tỉnh đồng bằng ven
biển như Hà Nam Ninh (cũ), Thái Bình với 18%
diện tích giống NN8 bị bệnh, năng suất giảm từ 30
– 60% (Theo Đường Hồng Dật, 1998) [4].
Năm 1996 diện tích bị nhiễm ở các tỉnh miền Bc, miền Trung là 304.700 ha
(gấp 2,5 lần so với vụ mùa năm 1995), các giống bị nhiễm gồm: Các giống lúa
lai, lúa thuần Trung Quốc, CR203. Tỷ lệ bị bệnh trên nhiều giống lên tới 90 –
100% với cấp bệnh từ cấp 7 – cấp 9 và gây cháy lá. (Theo Viện Bảo vệ thực
vật,1998) [51]. Còn năm 1997phát sinh mạnh trong cuối vụ đông xuân, sau vụ
mưa giông diện tích bị bệnh tăng tới 29 lần, tỷ lệ bệnh trung bình là 20%, nơi
cao 70% - 90%, chủ yếu trên các giống lúa lai, lúa thuần Trung Quốc, CR203.
Theo Tạ Minh Sơn [25] thì cứ 1% chỉ số bệnh làm giảm 0,94 tạ/ha.
Năm 1999 diện tích lúa bị nhiễm bệnh bạc lá là 112.000 ha (Cục BVTV
– 1999). Năm 2000 chỉ tính riêng các tỉnh phía Bắc diện tích lúa bị bệnh bạc
lá là: 76.000 ha (TT BVTV phía Bắc – 2000). Vụ mùa 2005 riêng tỉnh Nghệ
An diện tích lúa bị bệnh là 15.000 ha, bệnh hại chủ yếu trên các giống lúa lai
Trung Quốc như: Nhị ưu 838, D.ưu 52… [30].
2.3.3 Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa
Lúc đầu các nhà khoa học cho rằng đây là một bệnh sinh lý, sau đó Takaishi
(1908), Bokura (1911) đã phân lập được vi khuẩn ký sinh trên lá bệnh và kết luận

12


đây là bệnh vi khuẩn, không phải bệnh sinh lý [70].

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa được gọi tên là Xathomonas Oryzae pv.
Oryzae. Ngoài ra trước đây, vi khuẩn này còn được gọi bằng rất nhiều tên
khác như: Bacillus Oryzae Hori et Boruka (Boruka, 1911), Pseudomonas
Oryzae Uyeda et Ishiyama (Ishiyama, 1922), Xathomonas Oryzae (Uyeda et
Ishiyama) Dowson (Dowson,1948)...[7].
Năm 1922, Ishitama đã chỉ ra rằng vi khuẩn gây bệnh bạc lá có hình gậy
ngắn, hai đầu hơi tròn, kích thước từ 1 – 2 x 0.5 - 0.9àm, có một tiêm mao dài
6 – 8àm. Vi khuẩn nhuộm gram âm, không hình thành bào tử, các tế bào vi
khuẩn có màng nhầy bao bọc và được nối với nhau thành một khối vững chắc.
Vi khuẩn gây bệnh chủ yếu bằng hình thức xâm nhập vào hệ thống mạch
dẫn của lá và ăn dọc theo hệ thống mạch dẫn nhờ thẩm thấu các chất dinh
dưỡng trong dung dịch qua vách tế bào. Những chất dinh dưỡng ở dạng phức
tạp sẽ được chuyển thành dạng đơn giản, nhờ hệ thống men của vi khuẩn
trước khi được hấp thụ [16].
Con đường xâm nhập chủ yếu của vi khuẩn X. Oryzae là qua các vết
thương, vết xây xát ở trên lá do mưa bão gây ra. Ngoài ra vi khuẩn còn có thể
xâm nhập qua lỗ thuỷ khổng ở mép lá, đầu mút lá [16], [18]. Khi tiếp xúc với
bề mặt lá lúa có màng nước ướt vi khuẩn dễ dàng xâm nhập vào các lỗ thuỷ
khổng phân bố ở đầu mút lá và 2 bên mép lá. Sau khi xâm nhập vào lỗ thuỷ
khổng, vi khuẩn nhân nhanh trong biểu mô, là nơi thông với hệ thống mạch
dẫn lá. Khi đó, một số vi khuẩn xâm nhập vào hệ thống này, còn một số khác
thoát ra ngoài lỗ thuỷ khổng (Taoei và Muko,1960) [20].
Ở một số nước nhiệt đới, do thói quen xén đầu lá mạ trước khi cấy vô
tình đã tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập vào bên trong và gây
hại [28]. Ngoài con đường xâm nhập qua lá, vi khuẩn còn có thể xâm nhập

vào hệ thống mạch nhựa ở rễ qua phần rễ bị đứt trong quá trình nhổ mạ cấy.
Khi vi khuẩn xâm nhập qua rễ, cây lúa thường biểu hiện triệu chứng Kresek,

13


làm lá và toàn bộ cây bị héo rũ [15].
Sự sinh sản độc tố của vi khuẩn Xathomonas Oryzae pv. Oryzae:
Theo Egawa và cộng tác viên, 1996 lần đầu tiên đã tách, chiết được
Phenylacetic axit thô trên môi trường Wakimoto nuôi cấy vi khuẩn sau đó sử
dụng dịch chiết để xử lí mạ. Kết quả cho thấy Phenylacetic axit có khả năng
gây heo mạ non, ức chế sự phát triển của cây mạ sau 3 ngày xử lí.
Puruthosaman và Prasad, 1972 đã tách chiết được phenolic trong môi
trường nuôi cấy vi khuẩn Xathomonas Oryzae pv. Oryzae sau đó xử lí lá lúa
non và cho kết quả lá bị héo rất nhanh chỉ sau 12 giờ, trong khi đó, đối chứng
xử lí bằng nước cât vô trùng sau 4 ngày lá lúa mới bắt đầu vàng úa nhưng
không có hiện tượng héo như khi xử lí dịch chiết vi khuẩn Xathomonas
Oryzae pv. Oryzae [30].
2.3.4 Triệu chứng bệnh bạc lá lúa
Bệnh bạc lá phát sinh và gây hại suốt từ thời kỳ mạ đến khi lúa chín,
nhưng triệu chứng bệnh điển hình xuất hiện từ thời kỳ đẻ nhánh tốt đa đến trỗ
và chín sữa [16].
Vào năm 1964, Goto đã chỉ ra rằng bệnh bạc lá trên thế giới có 3 triệu
chứng điển hình: Bạc lá, vàng nhợt, và héo xanh (Kresek) [68]. Héo xanh và
bạc lá là triệu chứng của sự nhiễm bệnh còn vàng nhạt là ảnh hưởng sau, là
hậu quả của sự nhiễm bạc lá hay kresek gây nên cũng có thể do độc tố (toxin)
của vi khuẩn bạc lá sinh sản ra (Dẫn theo Mew, 1978) [63].
Theo S.H.O.U mô tả triệu chứng bạc lá như sau: Bệnh thường xuất hiện
từ giai đoạn đẻ nhánh đến trỗ, trường hợp nghiêm trọng bệnh có thể xuất hiện
cả trên mạ.

- Trên mạ: Đầu tiên xuất hiện những đốm nhỏ mọng nước ở rìa mép lá.
Các đốm này to dần, lá chuyển sang màu vàng khô nhanh rồi chết.
- Trên lúa: Vết bệnh thường bắt đầu từ rìa lá, cách ngọn lá khoảng vài
phân, vết bệnh phát triển dọc theo phiến lá cả chiều dài lẫn chiều rộng. Quanh

14


vết bệnh thường có đường viền gợn sóng phân biệt phần bệnh và phần không
bị bệnh. Các vết bệnh có thể bắt đầu từ một hoặc hai bên rìa lá. Trên những
giống dễ bị nhiễm bệnh lá thường bị héo tàn đi như đổ nước sôi, lá bạc trắng
rồi chết. Trên mô bệnh còn tươi quan sát thấy những giọt dịch màu trắng sữa
do vi khuẩn tiết ra. Giọt dịch này chuyển sang màu vàng rơm đọng lại thành
hình cầu nhỏ li ti trên lá và rơi xuống nước.
- Trên hạt: Hạt bệnh quan sát thấy những vết bệnh không màu, xung
quanh có viền nước, các vết bệnh còn thấy rõ khi hạt thóc còn non và xanh.
Khi hạt chín vết bệnh chuyển sang màu vàng xám hoặc vàng nhạt.
Còn ở Việt Nam, theo Lê Lương Tề bệnh bạc lá gây nên chủ yếu là triệu
chứng bạc lá. Các triệu chứng Kresok hoặc vàng nhạt không được nhắc đến
có lẽ do triệu chứng này ít xuất hiện và không gây hại nghiêm trọng [5].
Theo kết quả nghiên cứu của bộ môn Bệnh cây - trường Đại học Nông
nghiệp I cho biết có 2 triệu chứng bạc lá lúa là bạc lá gợn vàng và bạc lá gợn
xanh, trong đó bạc lá gợn xanh nguy hiểm hơn bạc lá gợn vàng. Bạc lá gợn
vàng phổ biến hầu hết trên các giống lúa và các mùa vụ còn bạc lá gợn xanh
chủ yếu xuất hiện trên các giống lúa ngắn ngày, chịu phân, phiến lá to (NN
27, I1...). Thông thường ranh giới giữa mô bệnh và mô khoẻ được phân biệt
rõ ràng bằng đường gợn sóng màu vàng hoặc không vàng hoặc đường viền
màu nâu liên tục hoặc đứt quãng [16].
Các triệu chứng đó là do vi khuẩn xâm nhập vào mô lá đã sản sinh ra độc
tố Xanthomonin. Độc tố Xanthomonin là các axit hữu cơ (Trans – 3 –

Methylthio – Acryli axit, Tiglic axit, Succinic axit, Fumaric axit,...) và các
polysaccharide (Glucose, Mannose, Glucoronic axit, ...) gây ra triệu chứng
héo cho tất cả các giống lúa nhiễm bệnh bạc lá ở tất cả các giai đoạn sinh
trưởng của cây lúa kể cả giai đoạn mạ, đẻ nhánh, làm đòng - trỗ bông [30].

15


2.3.5 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam
2.3.5.1 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa
Ở miền Bắc nước ta, bệnh bạc lá có thể phát sinh và phát triển trong tất cả
các mùa vụ. Vào vụ chiêm xuân, bệnh thường phát sinh trong tháng 3, tháng 4
và phát triển mạnh vào tháng 5, tháng 6. Tuy nhiên, mức độ bệnh nhẹ và ít hại
hơn trong vụ mùa. Ở vụ mùa, bệnh có thể phát sinh vào tháng 8, đặc biệt là khi
lúa bước vào giai đoạn làm đòng đến trỗ và chín sữa. Đối với trà cấy muộn, lúa
trỗ vào khoảng tháng 10, thì thiệt hại của bệnh thường nhẹ hơn [16].
2.3.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa
* Nguồn bệnh ban đầu
Trên thế giới, có một số ý kiến khác nhau về nguồn bệnh ban đầu của
bệnh bạc lá lúa. Tuy nhiên, các ý kiến này đều công nhận rằng nguồn bệnh
ban đầu quan trọng của bệnh bạc lá là tàn dư cây bệnh trên đồng ruộng và trên
cỏ dại. Đây cũng chính là nguồn bệnh có ý nghĩa quan trọng trong việc lan
truyền bệnh cho vụ sau [9].
Theo Lê Lương Tề, nguồn bệnh ban đầu ở nước ta là hạt giống, tàn dư
cây bệnh, các viên keo vi khuẩn tồn tại ở cuối vụ đều có thể là nguồn bệnh
ban đầu [19].
* Điều kiện ngoại cảnh
Hầu hết các kết quả nghiên cứu đều cho rằng bệnh phát triển thuận lợi
trong điều kiện nhiệt độ từ 26 - 30o C, ẩm độ cao (> 90%), bệnh phát sinh
thành dịch trong khoảng nhiệt độ 22 – 310c, tối thích là 27 – 300c [25]. Ẩm độ

cũng 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 60,3% - 77% hạn chế sự
phát triển của bệnh [56]. Đặc biệt là khi trời có mưa bão không những gây
nên những vết thương trên lá mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn xâm
nhập vào mạch dẫn lá. Bệnh cũng phát triển mạnh hơn ở những vùng đất ẩm
thấp, khó thoát nước và hay bị ngập [25]. Nhiệt độ dưới 180c và trên 37,20c

16


đều hạn chế sự phát triển của bệnh (Devadath, 1985) [56]. Đối với lúa cấy, ở
vùng đất màu mỡ thì thường bị hại nặng hơn ở vùng đất xấu [19].
Bên cạnh đó, có ý kiến cho rằng thời gian chiếu sáng cũng ảnh hưởng tới
sự phát triển của bệnh bạc lá. Trong điều kiện đủ ánh sáng thì bệnh phát triển
mạnh hơn trong điều kiện thiếu ánh sáng. Do ánh sáng có tác dụng kích thích
sự phân chia và nhân lên của vi khuẩn [25].
* Kỹ thuật canh tác
Trước tiên, ta phải kể tới sự ảnh của phân bón đối với sự phát triển của
bệnh bạc lá lúa, đặc biệt là phân đạm. Mức độ ảnh hưởng của phân đạm phụ
thuộc vào lượng bón và thời kỳ bón. Nếu bón quá nhiều phân đạm, bón lai rai,
bón muộn sẽ làm cho cây lúa xanh tốt, thân lá mềm yếu nên vi khuẩn dễ xâm
nhập vào mạch dẫn hơn. Nếu bón thúc sớm, tập trung sẽ có tác dụng kích thích
đẻ nhánh tập trung và làm giảm nhẹ tác hại của bệnh hơn. Theo Modal và Miah
(1985), khi bón kali tăng sẽ làm giảm mức độ nhiễm bệnh bạc lá lúa [64].
Bên cạnh đó, ở ruộng lúa có mực từ 10-15 cm thường bị bệnh nặng hơn
ở ruộng có mực nước từ 5-7 cm. Đồng thời bệnh cũng phát triển mạnh hơn ở
ruộng lúa cấy dầy [26].
2.3.6 Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa
Có rất nhiều biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa như: Biện pháp canh
tác, biện pháp hoá học, biện pháp chọn giống chống bệnh, và biện pháp phòng
trừ sinh học. Mỗi biện pháp đều có ưu, nhược điểm riêng nhưng biện pháp

chọn giống chống bệnh và biện pháp phòng trừ sinh học được các nhà khoa
học quan tâm hơn cả.
2.3.6.1 Biện pháp canh tác
Bao gồm việc dọn vệ sinh đồng ruộng, bón phân và tưới nước hợp lý...
Đây là biện pháp đơn giản, dễ thực hiện, ít tốn kém nhưng hiệu quả hòng trừ
không cao, không có khả năng dập dịch.

17


2.3.6.2 Biện pháp hoá học
Biện pháp hoá học có hiệu quả phòng trừ cao nhưng lại gây độc hại tới
môi xung quanh, tới nông sản, thậm chí ảnh hưởng tới cả con người và tiêu
tốn về kinh tế. Những nghiên cứu ở Nhật Bản đã chỉ ra rằng: dùng thuốc
boócđo và các hợp chất chứa đồng để phun đã phần nào hạn chế được tác hại
của bệnh, nhưng đồng thời gây độc cho lúa (Dẫn theo Devadath, 1985) [56].
2.3.6.3 Biện pháp phòng trừ sinh học
Hiện nay, trên thế giới đã có một vài công trình nghiên cứu về biện pháp
phòng trừ sinh học. Islam-N và Bora-LC (1998) đã đưa ra biện pháp phòng
trừ bệnh bạc lá bằng việc sử dụng hai chủng vi khuẩn Rhizobacterial vào việc
khử trùng hạt giống. Kết quả cho thấy vi khuẩn này không chỉ có tác dụng
làm giảm ảnh hưởng của bệnh bạc lá lúa mà còn có tác dụng làm tăng năng
suất lúa đối với những cây được xử lý khử trùng [20], [58].
Còn tác giả Nivedita và cộng sự đã (2002) xác định tác dụng phòng trừ
của vi khuẩn Bdellovibrio Bacteriovorus bằng cách lây nhiễm nhân tạo dung
dịch có chứa vi khuẩn này và vi khuẩn X. Oryzae theo những tỉ lệ tương ứng
khác nhau (1:1, 9:1 và 99:1). Kết quả cho thấy: cả chiều dài vết bệnh và triệu
chứng bệnh đều giảm tương ứng với tỉ lệ vi khuẩn B. Bacteriovorus tăng lên
trong dung dịch lây nhiễm [65].
2.3.6.4. Biện pháp chọn tạo giống chống bệnh

Biện pháp chọn tạo giống chống bệnh là biện pháp có hiệu quả cao,
không gây ô nhiễm môi trường và được coi là biện pháp chiến lược trong bất
kỳ chương trình phòng chống bệnh nào. Để có thể chọn tạo ra giống vừa có
khả năng chống bệnh tốt vừa cho năng suất cao, trước tiên, ta phải có nguồn
vật liệu khởi đầu, là những giống có khả năng chống bệnh. Trên cơ sở đó,
chúng ta tiến hành chọn tạo giống chống bệnh có đặc điểm nông sinh học tốt
bằng nhiều con đường khác nhau.
Trên thế giới, có rất nhiều giống có khả năng chống bệnh bạc lá. Ở ấn

18


Độ, trong 522 dòng lúa đem khảo sát, có 16 dòng chống hoàn toàn, 70 dòng
chống trung bình, còn lại là nhiễm vừa và nhiễm nặng [18]. Các nhà khoa học
Trung Quốc đã đánh giá khả năng chống chủng Jiang Ling 691 của 4091 dòng
như sau: 6% chống hoàn toàn, 10% chống trung bình, 84% nhiễm [20].
Ở nước ta, Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp đã tiến hành lây nhiễm
nhân tạo đối với 1164 giống trong tập đoàn các giống lúa địa phương. Kết quả
đã phát hiện có: 597 giống chống bệnh cao, 299 giống chống trung bình, còn
lại là nhiễm [17], [35].
2.3.7 Cơ sở khoa học và các phương pháp chọn giống chống bệnh bạc lá
2.3.7.1 Cơ sở khoa học của chọn giống chống bệnh bạc lá
Tính kháng bệnh là một tiến trình năng động được xác định bởi kiểu gen
của 2 phía: ký sinh và ký chủ [2]. Năm 1971 thuyết “gen đối gen” của Flor đã
chỉ ra rằng: ''Đối với mỗi gen kiểm soát tính chống bệnh ở ký chủ thì có một
gen đặc thù kiểm soát tính gây bệnh trong ký sinh''. Nghiên cứu di truyền
phân tử đã khẳng định lại giả thuyết “gen đốigen” với quy mô phân tử AND.
Sự kích thích phản ứng tự vệ của thực vật được bắt nguồn từ sự ghi nhận tín
hiệu phân tử đặc biệt, người ta dùng thuật ngữ “elicitor”. Những “elicitor”
này đã được mã hoá một các trực tiếp hoặc gián tiếp bởi các gen không độc.

Người ta cho rằng những gen kháng sẽ mã hoá các “elicitor” đối với từng
“elicitor” riêng biệt (Staskawicz và CTV, 1995) [40].
Vào những năm 80, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã xác định bản
chất di truyền tính kháng bệnh bạc lá lúa là do gen quy định.
Cơ chế chống bệnh bạc lá là cơ chế kháng chủ động.
Theo thuyết ''gen đối gen'' (Flor, 1956): Nếu vi khuẩn gây bệnh xâm
nhập vào bên trong ký chủ mang gen alen không gây bệnh thì gen kháng bệnh
của ký chủ mới hoạt động [7]. Khi đó ký chủ có thể tiết ra các Phytoalanin để
hạn chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, hoặc có thể làm tăng tính hoạt
hoá của một số Enzym trong cây.

19


Vi khuẩn gây bệnh bạc lá khi xâm nhập vào tế bào cây chủ, trong cây
chủ sẽ xuất hiện phản ứng tự vệ. Phản ứng tự vệ đó được định tính như sau:
Do sự gia tăng hoạt động peroxydase; Hiện tượng dự trữ lignin trong thành tế
bào; Sự chết của tế bào cây chủ để bao bọc pathogen lại, còn gọi là phản ứng
đốm nâu (browning); Sự hạn chế vi khuẩn gia tăng quần thể (Reimers và
CTV, 1992). Hai gen peroxydase POX8.1 và POX22.3 thể hiện xuyên suốt
trong quá trình kháng bệnh xâm nhập (Chitoor và CTV, 1997). Phân tích trên
bản đồ di truyền, người ta nghi nhận POX22.3 và một peroxydase khác
POX5.1 (nhạy cảm khi có vết thương) định vị trên nhiễm sắc thể số 7
(Chitoor và CTV, 1998). Để xác định nhiệm vụ của peroxydase trong cơ chế
tự bảo vệ đối với pathogen gây bệnh bạc lá, người ta nghiên cứu công thức
gen chuyển nạp trên dây mạng mã gốc (sense) và dây đối mã (antisense)
những peroxydase cảm ứng với pathogen (Wang và Leung.1999) [40].
Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá được
thực hiện tại Nhật Bản và Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) từ năm 1960
đến nay (Mew, 1987). Theo Shauaguchi, các nhà khoa học trên thế giới đã

xác định được 22 gen điều khiển tính chống bệnh bạc lá lúa là: Xa - 1, Xa - 2,
Xa - 3, Xa - 4, xa - 5, Xa - 7, xa - 8, Xa - 10, Xa - 11, Xa - 12, xa - 13, Xa 14, xa - 15, Xa - 16, Xa - 17, Xa - 18, xa - 19, xa - 20, Xa - 21, Xa - 22, Xa 23 và Xa - 24. Trong đó có 3 gen lặn là: xa - 5, xa - 8, xa - 13 [40], [71]. Mới
đây tác giả Lee K.S (2003) còn xác định thêm 3 gen kiểm tra tính chống bệnh
bạc lá là: xa - 26(t), Xa - 27(t), xa - 28(t) [61].
Một vài gen phổ biến đã được sử dụng trong các chương trình cải tiến
giống lúa, bên cạnh đó chúng ta đã đồng hoá được 5 gen, đó là: Xa - 1, xa - 5,
Xa - 21, Xa - 26, Xa - 27 [40]. Cùng với việc xác định các gen kiểm tra tính
chống thì việc xác định nhiễm sắc thể và vị trí sắp xếp của các gen đó trên
nhiễm sắc thể (NST) cũng phục vụ đắc lực cho công tác chọn tạo giống chống
bệnh. Gen Xa - 1, Xa - 2, Xa - 12 nằm trên nhiễm sắc thể số 4, gen xa - 5 nằm

20


trên nhiễm sắc thể số 5, Xa - 7 nằm trên nhiễm sắc thể số 6, xa - 13 nằm trên
nhiễm sắc thể số 8, xa - 19 nằm trên nhiễm sắc thể số 10, các gen Xa - 3, Xa 4, Xa - 10, Xa - 21, Xa - 23 nằm trên nhiễm sắc thể số 11… Tính chống bệnh
của một cá thể được kiểm tra bởi một gen đơn trội (X - a4, Xa - 7, Xa - 21…)
hay một gen đơn lặn (xa - 5, xa - 8, xa - 13) hoặc hai gen liên kết (Xa - 1\Xa 4, Xa - 4\Xa - 7, Xa - 1\Xa - 10…). Cũng có khi cùng nằm trên một nhiễm sắc
thể: Xa - 1 và Xa - 2 cùng nằm trên nhiễm sắc thể số 4, gen Xa - 3 và Xa - 4
cùng nằm trên nhiễm sắc thể số 11 [60]. Tuy nhiên khả năng kháng bệnh bạc
lá còn phụ thuộc vào độ độc của từng chủng và điều kiện sinh thái của mỗi
vùng. Mà mỗi vùng địa lý khác nhau thì tồn tại những nòi sinh lý khác nhau,
nên 1 gen có khả năng kháng nòi này nhưng không kháng được nòi khác. Khi
xác định được nòi sinh lý, khu vực phân bố và khả năng chống của các gen
đối với nòi đó thì sẽ có phương hướng chọn tạo giống chống bệnh phù hợp
với từng vùng sinh thái khác nhau.
Các nhà khoa học trên thế giới đã xác định ở ấn độ có 9 chủng vi khuẩn
gây bệnh bạc lá lúa. Trong đó, những giống chứa gen xa - 5, kháng hầu hết
các chủng có ở Ấn Độ. Ở Philippin được xác định có 6 chủng và khả năng
kháng cao nhất là những giống chứa gen xa - 5 và Xa - 21. Cụ thể gen xa - 5

có thể kháng chủng I, II, III, V, kháng vừa với chủng IV và nhiễm chủng VI.
Trong khi đó gen Xa - 21 có khả năng kháng tất cả các chủng vi khuẩn X.
Oryzae có tại philippin [35]. Tại Thái Lan (1972 – 1977) có 3 nhóm chủng vi
khuẩn là I, II, III (Dẫn theo Eamchit và Mew 1982) [57].
Theo Zhang – Qi và cộng sự (1998) các giống lúa ở Trung Quốc chứa
các gen kháng chủ yếu là Xa- 2, Xa - 7 và Xa - 14 [72].
Theo Phan Hữu Tôn và Bùi Trọng Thuỷ: Ở Trung Quốc, các giống chứa
gen Xa - 2, Xa - 7, Xa - 14 kháng được hầu hết các chủng, tuy nhiên khi nhập
nội các giống này vào Việt Nam và đánh giá mức độ chống bệnh của gen Xa 14 đã kết luận gen này không có khả năng chống được các chủng gây bệnh ở

21


Việt Nam. Trong khi đó, các gen xa - 5, Xa - 7, Xa - 21 lại kháng được hầu
hết các chủng vi khuẩn gây bệnh ở Việt Nam [36].
Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng ngoài gen kiểm tra tính chống
bệnh trong nhân có thể có gen phụ và một số yếu tố khác cùng kiểm tra tính
chống bệnh của giống đó [72]. Vậy để xác định được các nòi sinh lí và khả
năng chống bệnh của từng gen, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã tạo ra
các dòng đẳng gen chứa các gen chống bệnh bạc lá khác nhau trên thế giới.
Các dòng này được tạo ra bằng phương pháp lai lại giữa giống IR24 và các
giống chứa gen chống bệnh bạc lá khác nhau. Vì thế, chúng đều có nền gen
chung của IR24, chỉ khác nhau ở một gen chống bệnh bạc lá. Điều này có
nghĩa rằng, những gen phụ và các yếu tố cùng kiểm tra tính chống bệnh với
gen chính giữa các dòng này là như nhau. Do vậy, có thể phân biệt được các
nòi sinh lí dựa vào phản ứng của các nòi này với các gen chống khác nhau.
Đồng thời, cũng có thể xác định được khả năng chống của từng gen đối với
các chủng khác nhau.
2.3.7.2 Di truyền tính kháng bệnh
Cũng như các loài vi sinh vật gây bệnh khác, vi khuẩn Xathomnas

Oryzae cũng tồn tại nhiều nòi sinh lý khác nhau ở một vùng sinh thái. Trong
số các chủng vi khuẩn gây bệnh ở mỗi vùng thì có chủng gây bệnh phổ biến,
có chủng gây bệnh ít phổ biến. Nếu giống đưa ra sản xuất chỉ chứa gen chống
chủng vi khuẩn phổ biến (đơn gen) mà không chống được các vi khuẩn ít phổ
biến thì các chủng ít phổ biến sẽ có cơ hội sinh sôi và trở nên phổ biến. Điều
này cho chúng ta thấy một giống chứa đa gen sẽ kháng bệnh bền vững hơn
giống chứa đơn gen. Do vậy người ta chú trọng tới việc chọn giống chứa đa
gen kháng, giống có tính kháng ngang hơn là giống có tính kháng dọc. Người
ta có thể chia tính kháng sâu bệnh thành hai nhóm:
* Tính kháng ngang, kháng dọc
- Tính kháng dọc (vertical resistance) còn được gọi là tính kháng chuyên

22


biệt đối với nòi, tính kháng không đồng nhất , tính kháng chất lượng, tính
kháng không bền vững.
- Tính kháng ngang (horizontance resistance) còn được gọi là tính kháng
toàn phần, tính kháng đồng nhất, tính kháng đa gen….
Sự khác nhau giữa tính kháng ngang và tính kháng dọc:
Tính kháng dọc

Tính kháng ngang

- Sự chuyên tính của nòi cho phản ứng - Sự không chuyên tính của nòi cho phản
kháng hoặc nhiễm của cây chủ đối với ứng kháng cới nhiều nòi không nhất
một nòi nào đó của ký sinh.

thiết có cùng mức độ như nhau.

- Được kiểm soát bởi một hoặc và gen.

- Được kiểm soát bởi đa gen.

- Ít chịu ảnh hưởng của môi trường.
- Chịu ảnh hưởng tương tác với môi
- Rất hiệu quả đối với một ít nòi nhưng trường.
không hiệu quả đối với nhiều nòi khác.

- Có hiệu quả mức độ đối với nhiều nòi

- Tạo nên bệnh chỉ cần một vài tác động cho dù không cùng mức độ như nhau.
lây nhiễm ban đầu.

- Có suy giảm ảnh hưởng nhất định sau
khi hình thành quần thể ký sinh đủ mạnh
trên cây chủ.

Do bản chất di truyền khác nhau nên khả năng kháng ngang, kháng dọc
không giống nhau. Kháng dọc có tác dụng làm giảm nguồn bệnh ban đầu và trì
hoãn sự bùng nổ của dịch bệnh. Thời gian tồn tại của khả năng kháng dọc phụ
thuộc vào sự đa dạng di truyền trong quần thể ký sinh. Kháng ngang không làm
giảm bớt nguồn bệnh ban đầu nhưng lại làm giảm tốc độ phát triển của dịch
bệnh. Do đó, kháng ngang có tính kháng bệnh bền vững hơn kháng dọc [1].
* Tính kháng bệnh bền vững
Tính kháng bệnh bền vững là khả năng duy trì tính kháng trong khoảng
thời gian dài trong môi trường sống thuận lợi cho ký sinh gây bệnh
(Johnson,1984). Khả năng kháng bệnh bền vững có thể có được ở những

23

giống chứa hai hay nhiều gen kháng đặc thù với từng nòi sinh lý. Chỉ khi các
nòi này đồng thời tạo nên nhiều đột biến độc lập mới có thể phá vỡ hàng dào
kháng bệnh của giống đó [1]. Với kỹ thuật PCR, người ta có thể tìm kiếm
những gen kháng chính, những gen như vậy có thể nhanh chóng được phân
lập và đánh dấu phân tử. Nhờ vậy, sự phối hợp lại các gen kháng sẽ giúp cho
tính kháng trở nên ổn định hơn.
2.3.8 Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa
Ngay từ khi bệnh bạc lá lúa phát sinh và gây hại đầu tiên ở Fukuoka
(Nhật Bản) vào năm 1988 sau đó xuất hiện ở nhiều nước trên thế giới thì việc
nghiên cứu bệnh bạc lá lúa đã trở thành nhiệm vụ quan trọng của ngành khoa
học nông nghiệp toàn thế giới. Sau khi Takashi phân lập được vi khuẩn gây
bệnh và lây lại cho lúa thành công năm 1908 thì việc nghiên cứu một cách có
hệ thống bệnh bạc lá lúa đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới.
Năm 1926, ở Nhật Bản giống lúa chống chịu bệnh đầu tiên trên thế giới
Kono 35 đã được xác định (Kush, 1997) được chọn lọc từ giống nhiễm bệnh
Shikiniki. Sau đó, IRRI đã tạo ra nhiều dòng, giống lúa kháng bệnh và được
trồng rộng rãi ở nhiều nước Châu Á như giống Chandina, IR532 – 1 – 176,
IR579 – 48 ở ấn độ, IR272 – 4 – 1 ở Bangladesh, IR36 và IR38 ở Philippine
và IR1561 – 1 – 2, IR1561 – 228, IR22 ở Việt Nam (Kush,1977) [59].
Tại Nhật Bản, nghiên cứu thành phần nòi vi khuẩn gây bệnh bạc lá đã
được tiến hành từ năm 1957 khi phát hiện thấy giống Aisacse chống bệnh trở
lên nhiễm bệnh, họ đã xác định ở Nhật Bản có 5 nòi vi khuẩn [14].
Năm 1972 Murty và Khush đã nghiên cứu tính kháng trội của các giống
lúa khác nhau khi lây bệnh nhân tạo vi khuẩn gây bệnh bạc lá, phát hiện giống
DZ192 và BJ1 có khả năng kháng bệnh bạc lá và có chứa gen kháng bệnh [29].
Năm 1973, Murty và ctv đã khảo sát khả năng kháng bệnh bạc lá của các
giống lúa Sigadis, TKM6, BJ1, Wase Aikoku 3, PI 215936, Zenith và B589
A4 – 18 – 1 đã chỉ ra rằng các giống lúa này có ít nhất 3 gen kháng các nhóm

24


nòi vi khuẩn [29].
Năm 1977, Petpisit và ctv trình diễn thí nghiệm khảo sát khả năng kháng
bệnh bạc lá lúa của các giống IR20, IR22, IR1529 – 680 – 3 đã xác định được
một gen kháng trộ và đặt tên là Xa – 4. các giống lúa IR 1330 – 3 – 2 và Pelita
1/1 có tính kháng bạc lá mạnh quyết định bởi gen trội Xa – 4, ngược lại giống
lúa Chinsurah Boro II được quyết định bởi gen lặn xa – 5. Gen trội Xa – 4 còn
được tìm thấy ở các giống lúa khác như IR994 – 102 và IR1698 – 241 [29].
Librojo và ctv đã tìm thấy gen Xa – 4 ở giống Semora Mangga chỉ thể
hiện tính kháng trội ở giai đoạn đòng – trỗ, ngược lại các giống Hom thong,
IR22 thể hiện tính kháng trội của Xa – 4 ở cả các giai đoạn mạ, đẻ nhánh.
Năm 1974, Sur và Khush đã xác định được gen trội Xa – 4 định vị trên nhiễm
sắc thể số 11 [29].
Ở Indonexia, theo tác giả Tentara và Hartinio (1977) Viện nghiên cứu
nông nghiệp Borog đã dùng 10 giống lúa chỉ thị của Nhật Bản và IRRI để xác
định các nhóm chủng dựa trên hệ thống nhóm Kozaka, kết quả đã xác định có
4 nhóm chủng Xanthomonas Oryrae (Vũ Công Khoái, 2000) [14].
Năm 1978, Sidhu và Khush phát hiện các gen đơn kháng bệnh bạc lá của
5 giống lúa có hiện tượng “kháng trội đảo chiều” (Dominance reversal), là các
giống lúa: Dayaggot Qan Binuggon, Qan Qipugo và Zenith, gen này được đặt
tên là gen trội Xa – 6 [29].
Năm 1978, Sidhu và ctv đã phân tích gen của 74 giống lúa cho kết quả
như sau: Gen Xa – 4: 18 giống lúa, gen Xa – 4b: 20 giống lúa, gen xa – 5: 32
giống lúa. Theo Sudhi, khả năng kháng bệnh bạc lá của các giống lúa DV85,
DV86 và DZ 78 được quy định bởi 2 Xa – gen liên kết: xa – 5 và Xa7. trong
thời kỳ lúa đẻ nhánh nếu cây lúa được chăm sóc cẩn thận thì tính kháng của
gen lặn xa – 5 có thể được thể hiện vào giai đoạn làm đòng đến trỗ bông [29].

Năm 1983, Sidhu và ctv đã thiết kế thành công và định tên cho hầu hết
các Xa – gen kháng: Xa - 1, Xa – 2, Xa – 3, Xa- 4, xa -5, Xa – 6, Xa – 7, Xa –

25