Đánh giá đa dạng di truyền các tập đoàn lúa bản địa của Việt Nam ở mức độ phân tử, tuyển chọn 30 giống ưu tú, có độ đa dạng cao phục vụ công tác giải mã genome.

MỤC LỤC
1.1 Vài nét sơ lược về cây lúa..........................................................................................................3
Theo thống kê của FAO (2008), diện tích canh tác lúa toàn thế giới năm 2007 là 156,95 triệu ha,
năng suất bình quân 4,15 tấn/ha, sản lượng 651,74 triệu tấn. Trong đó, diện tích lúa của Châu Á
là 140,3 triệu ha chiếm 89,39 % tổng diện tích lúa toàn cầu, kế đến là Châu Phi 9,38 triệu ha
(5,97 %), Châu Mỹ 6,63 triệu ha (4,22 %), Châu Âu 0,60 triệu ha (0,38 %), Châu Đại dương
27,54 nghìn ha chiếm tỷ trọng không đáng kể. Những nước có diện tích lúa lớn nhất là Ấn Độ 44
triệu ha; Trung Quốc 29,49 triệu ha; Indonesia 12,16 triệu ha; Bangladesh 11,20 triệu ha; Thái
Lan 10,36 triệu ha; Myanmar 8,20 triệu ha và Việt Nam 7,30 triệu ha [71]...................................4

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(Chuyên đề 2.11)

1


Nội dung 2: Đánh giá đa dạng di truyền các tập đoàn lúa bản địa của Việt Nam ở mức độ
phân tử, tuyển chọn 30 giống ưu tú, có độ đa dạng cao phục vụ công tác giải mã
genome.
Chuyên đề 2.11: Tổng quan nghiên cứu về chọn tạo giống lúa kháng bạc lá
ĐẶT VẤN ĐỀ
Lúa gạo là lương thực của 3 tỉ người trên thế giới, sản lượng lúa gia tăng trong thời
gian qua đã mang lại sự an sinh. Ngày 16/12/2002, kỳ họp thứ 57 hàng niên của Hội đồng
Liên hiệp Quốc đã chọn năm 2004 là năm Lúa gạo Quốc tế với khẩu hiệu "Cây lúa là
Cuộc sống". Lúa là cây lương thực quan trọng có diện tích trồng 148,4 triệu ha trên toàn
thế giới (Châu Á 135 triệu ha). Việt Nam có diện tích sản xuất lúa 4,36 triệu ha, sản
lượng 34,6 triệu tấn, năng suất bình quân 4,67 tấn/ha, xuất khẩu 4 triệu tấn gạo năm 2003
(Đồng bằng sông Cửu Long có sản lượng lúa 17,6 triệu tấn, năng suất 4,61tấn/ha).
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra, là một
trong những bệnh nhiệt đới điển hình gây hại đối với nhiều vùng trồng lúa khác nhau trên

thế giới. Đối với miền Bắc nước ta, bệnh gây hại ở cả vụ xuân lẫn vụ mùa và hại trên
nhiều giống khác nhau, đặc biệt đối với vụ mùa và trên các giống lúa lai nhập nội từ
Trung Quốc. Thiệt hại về bệnh bạc lá làm giảm 20 - 30% tổng sản lượng lúa [4]. Để
phòng trừ người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau như áp dụng các biện pháp kỹ
thuật canh tác, bón phân sớm, cân đối, vệ sinh đồng ruộng, mật độ gieo trồng hợp lý và
dùng giống kháng bệnh, trong đó chọn tạo giống kháng bệnh có ý nghĩa kinh tế nhiều
mặt, không gây ô nhiễm môi trường và tạo được nông sản sạch.
Muốn chọn tạo giống lúa chống chịu bệnh bạc lá 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 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.

2


Phương pháp này đã có những thành công song còn phụ thuộc vào điều kiện môi trường nên độ
chính xác chưa cao [1].
Để khẳng định chính xác khả năng mang gen kháng của các giống lúa nghiên cứu thì sử
dụng phương pháp dùng chỉ thị phân tử là một hướng được nhiều nhà khoa học quan tâm. Hiện
nay có rất nhiều các chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bệnh đã được xác định trình tự ADN,
việc thiết kế các đoạn mồi đơn giản. Vì vậy, áp dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống kháng
bệnh có ý nghĩa lớn cả về kinh tế và tính hiệu quả của phương pháp. Để làm được điều này,
việc giải mã genom các giống lúa địa phương kháng bạc lá là một bước khởi đầu quan trọng
cho quá trình chọn tạo ra các giống lúa, với mục đích chọn ra các giống lúa kháng bệnh bạc lá
địa phương, làm vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá, năng suất

cao và ổn định.
I. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BỆNH BẠC LÁ LÚA
1.1 Vài nét sơ lược về cây lúa.
Cây lúa thuộc họ hòa thảo (Graminae), tộc Oryzae, chi Oryza, có tổng số nhiễm
sắc thể 2n = 24. Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới ẩm của Châu
Phi, Nam và Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam và Trung Mỹ và một phần ở
Châu Úc [16]. Trong đó, chỉ có 2 loài là lúa trồng, còn lại là lúa hoang hằng niên và đa
niên. Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng rãi và chiếm đại bộ phận diện tích
lúa thế giới là Oryza sativa L. Loài này hầu như có mặt ở khắp nơi từ đầm lầy đến sườn
núi, từ vùng xích đạo, nhiệt đới đến ôn đới, từ khắp vùng phù xa nước ngọt đến vùng đất
cát sỏi ven biển nhiễm mặn, phèn … Một loài lúa trồng khác là Oryza glaberrima Steud,
chỉ được trồng giới hạn ở một số quốc gia Tây Châu Phi và hiện đang bị thay thế dần bởi
Oryza sativa L. [16].
Tác giả Tateoka (1963, 1964) lại phân biệt 22 loài, trong đó, cũng thống nhất 2
loài lúa trồng O. sativa L. và O. glaberrima Steud. Tateoka xem dạng lúa Châu Phi (O.
perennis Moench) như là một loài riêng O. barthii A. Chev., và dạng lúa Châu Á và Châu
Mỹ thuộc về loài O. rufipogon Griff. Tateoka cũng bổ sung 2 loài mới: O. longiglumis
Jansen và O. angustifolia Hubbard [59], [60].
Năm 1928 - 1930, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phân loại lúa trồng thành 2
nhóm “Indica” và “Japonica” dựa trên cơ sở phân bố địa lý, hình thái cây và hạt, độ bất
dục khi lai tạo và phản ứng huyết thanh (Serological reaction). Các nhà nghiên cứu Nhật

3


Bản sau đó đã thêm một nhóm thứ 3 “Javanica” để đặt tên cho giống lúa cổ truyền của
Indonesia là “bulu” và “gundil”. Tên gọi của 3 nhóm thể hiện nguồn gốc xuất phát của
các giống lúa từ 3 vùng địa lý khác nhau. Từ “Janvanica” có gốc từ chữ Java là tên của
một đảo của Indonesia. Từ “Japonica” có lẽ xuất xứ từ chữ Japan là tên nước Nhật Bản.
Còn “Indica” có lẽ có nguồn gốc từ India (Ấn Độ) [16].

Bảng 1. Đặc trưng hình thái và sinh lý tổng quát của 3 nhóm giống lúa
Đặc
tính
Thân
Chồi
Lá
Hạt

INDICA
-Thân cao
-Nở bụi mạnh
-Lá rộng, xanh nhạt
-Hạt thon dài, dẹp

JAVANICA
-Thân cao trung bình
-Nở bụi thấp
-Lá rộng, cứng, xanh nhạt
-Hạt to, dầy

JAPONICA
Thân thấp
Nở bụi trung bình
Lá hẹp, xanh đậm
-Hạt tròn, ngắn

-Hạt hầu như không -Hạt không có đuôi hoặc có -Hạt không đuôi tới có
có đuôi

đuôi dài

đuôi dài

-Trấu ít lông và lông -Trấu có lông dài

-Trấu có lông dài và dầy

ngắn

-Ít rụng hạt

-Ít rụng hạt

Sinh

-Hạt dễ rụng
-Tính quang cảm rất -Tính quang cảm rất yếu

-Tính quang cảm rất

học

thay đổi

thay đổi

Theo thống kê của FAO (2008), diện tích canh tác lúa toàn thế giới năm 2007
là 156,95 triệu ha, năng suất bình quân 4,15 tấn/ha, sản lượng 651,74 triệu tấn.
Trong đó, diện tích lúa của Châu Á là 140,3 triệu ha chiếm 89,39 % tổng diện tích
lúa toàn cầu, kế đến là Châu Phi 9,38 triệu ha (5,97 %), Châu Mỹ 6,63 triệu ha (4,22

%), Châu Âu 0,60 triệu ha (0,38 %), Châu Đại dương 27,54 nghìn ha chiếm tỷ trọng
không đáng kể. Những nước có diện tích lúa lớn nhất là Ấn Độ 44 triệu ha; Trung
Quốc 29,49 triệu ha; Indonesia 12,16 triệu ha; Bangladesh 11,20 triệu ha; Thái Lan
10,36 triệu ha; Myanmar 8,20 triệu ha và Việt Nam 7,30 triệu ha [71].
1.2. Bệnh Bạc lá lúa (Xanthomonas oryzae. pv.oryzae)
Bệnh bạc lá lúa được phát hiện đầu tiên ở Fukuoka - Nhật Bản vào năm 1884. Ban
đầu các nhà nghiên cứu lầm tưởng nguyên nhân gây nên triệu chứng bệnh là do axit đất .
Nhưng không lâu sau đó, các nhà khoa học chỉ ra nguyên nhân của nó là do vi khuẩn gây
nên và theo Ishiyama, 1922 nó thuộc loại Bacillus oryzae. Cuối cùng đã xác định là do vi
khuẩn Xanthomonas oryzae gây nên [64].

4


Bệnh bạc lá lúa trở nên phổ biến ở tất cả các vùng trồng lúa trên khắp thế giới vào
cuối thập kỉ 60 đến đầu thập kỉ 80 của thế kỉ XX, đặc biệt, tại các nước trồng lúa ở Châu
Á như: Ấn Độ (1990), Philippin (1957), Indonexia (1950), Trung Quốc (1957). Hàng
năm, theo thống kê năng suất lúa toàn thế giới giảm từ 10 - 20% do các bệnh vi khuẩn,
trong đó 50% là do bệnh bạc lá gây nên [36]. Ở Việt Nam, bệnh này đã gây hại từ lâu trên
các giống lúa mùa cũ [6]. Hiện nay, bệnh gây hại trên cả lúa lai và lúa thuần, đặc biệt gây
hại nặng trên các giống lúa lai nhập nội từ Trung Quốc. Tác hại của bệnh nặng hay nhẹ
tuỳ thuộc vào giống lúa, thời điểm cây bị nhiễm bệnh và mức độ nhiễm. Tác hại của bệnh
chủ yếu là làm cho lá đòng sớm tàn khô xác, giảm quang hợp, tăng lượng hạt lép, dẫn đến
giảm năng suất lúa. Theo nghiên cứu Mew, 1987 năng suất giảm chủ yếu do sự thay đổi
về số nhánh, số hạt chắc trên bông và khối lượng 1000 hạt [37]. Từ năm 1965 - 1966 tới
nay, có năm bệnh phá hại một cách nghiêm trọng ở các vùng đồng bằng trên các giống lúa
mới nhập nội có năng suất cao ở vụ xuân và nhất là trong vụ mùa. Theo số liệu thống kê
của cục Bảo vệ Thực vật, từ năm 1999 - 2003 diện tích lúa bị hại do bệnh bạc lá gây ra
trong cả nước là 108.691,4 ha (miền Bắc là 86.429,2 ha; miền Nam là 22.262,2 ha), trong
đó diện tích bị hại nặng nhất là 156,76 ha và diện tích mất trắng là 80 ha.

Vi khuẩn Xoo gây ra 3 triệu chứng điển hình của bệnh bạc lá lúa là: bạc lá, vàng
nhợt, héo xanh (còn được gọi là Kresek). Cho đến nay mối quan hệ giữa 3 triệu chứng
này vẫn chưa được làm sáng tỏ, nhiều thí nghiệm trong nhà lưới đã chứng minh hiện
tượng Kresek và bạc lá khác nhau rõ rệt mặc dù chúng đều là triệu chứng ban đầu của sự
nhiễm bệnh. Các giống lúa khác nhau có thể biểu hiện triệu chứng nhiễm Kresek hoặc
bạc lá. Triệu chứng vàng nhợt là hậu quả của sự bạc lá gây nên hoặc cũng có thể là do
độc tố (toxin) của vi khuẩn sản sinh ra.
Theo Lê Lương Tề (1998) thì ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa phát sinh phá hại suốt từ
thời kỳ mạ đến chín nhưng có triệu chứng điển hình là ở thời kỳ lúa cây trên ruộng từ sau
đẻ - trỗ, chín sữa [5].
Trên mạ, triệu chứng thể hiện không đặc trưng như ở trên lúa, do đó cũng dễ nhầm
lẫn với các triệu chứng khác. Chủ yếu vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mút lá hoặc
mép lá mạ những vết dài ngắn khác nhau màu xanh vàng rồi nâu bạc, lá dễ bị khô.
Trên lá lúa, triệu chứng bệnh thể hiện rõ hơn, tuy có thể biến đổi ít nhiều tuỳ theo
giống lúa và điều kiện bên ngoài nhưng nói chung vết bệnh có những đặc điểm điển hình
sau đây:

5


- Vết bệnh ở mép lá, mút lá lan dần vào phiến lá hoặc lan thẳng xuống gân chính, ở
một số trường hợp vết bệnh có khi bắt đầu ở ngay giữa phiến lá.
- Vết bệnh lan rộng theo đường gợn sóng hoặc thẳng, mô bệnh xanh tái vàng lục,
cuối cùng cháy khô có màu nâu xám.
- Thông thường ranh giới giữa mô bênh với mô khỏe trên phiến lá rất rõ rệt, có giới
hạn theo đường gợn sóng vàng hoặc không vàng, có khi chỉ một đường viền màu nâu
sẫm, đứt quãng hay không đứt quãng.
Có thể căn cứ vào những đặc điểm triệu chứng trên để phát hiện bệnh. Tuy nhiên,
nhiều khi vết bệnh quá cũ hoặc biến đổi quá nhiều theo giống và điều hiện bên ngoài,
nhất là ở mạ do vậy có thể nhầm lẫn với những hiện tượng khô đầu lá sinh lý [7].

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá đã được nhiều tác giả nghiên cứu và đã từng được đặt
nhiều cái tên khác nhau:
- Pseudomonas oryzae Uyeda et Ishiyama hoặc Phytomanas ryzaeMagrou
- Xanthomonas campeitris p.v. oryzae
- Xanthomonas kresekSchure
- Xanthomonas oryzae (Ishiyama) Dowson
Hiện nay vi khuẩn này được biết đến với cái tên Xanthomonas oryzae. Pv.oryzae
(Ishiyama).
Về nguồn bệnh bạc lá, các tác giả Nhật Bản cho rằng nguồn bệnh tồn tại chủ yếu
trên một số cỏ dại họ Hoà thảo, nói cách khác một số cỏ dại là ký chủ phụ của vi khuẩn
X.oryzae. Ở Việt Nam, phát hiện thấy vi khuẩn gây bệnh trên lúa và trên các ký chủ cỏ
dại, tàn dư rơm rạ của cây bệnh, lúa chét, cỏ môi, cỏ lồng vực, cỏ gừng bò [4].
Ở mỗi vùng khác nhau có sự khác nhau về thành phần và số lượng chủng X.oryzae:
Nhật Bản đã xác định được 5 chủng, Philippine đã xác định được 6 chủng, Indonesia đã
xác định được 9 chủng, miền Bắc Việt Nam đã xác định được 4 chủng với nhiều Isolates.
Có nhiều yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự phát sinh phát triển của bệnh. Trong đó,
ẩm độ và lượng mưa là hai yếu tố quyết định cho sự phát sinh phát triển của bệnh bạc lá,
lượng mưa lớn và nhiều kèm theo gió bão không những làm tổn thương đến lá khiến vi
khuẩn dễ dàng xâm nhập mà còn tạo điều kiện cho vi khuẩn sinh sản nhanh, tạo nhiều
giọt dịch vi khuẩn và lây lan nhanh chóng.
Bệnh bạc lá phát sinh phát triển mạnh ở vụ mùa các tỉnh phía Bắc. Bệnh phát
triển, lây lan nhanh trong điều kiện nhiệt độ 26 - 29°C, ẩm độ 90 %, đặc biệt khi có mưa

6


to và gió lớn làm rập nát lá lúa tạo thuận lợi cho bệnh truyền lan [9]. Bởi vậy, vụ mùa
bệnh thường gây tác hại nặng hơn vụ xuân. Vụ chiêm xuân bệnh phát triển mạnh vào
tháng 5 - 6, còn vụ mùa là tháng 8 - 9 khi có nhiều mưa bão gây tổn thương cho lá lúa.
Nhìn chung, bệnh phát triển mạnh nhất vào giai đoạn lúa làm đòng đến chín sữa vì đây là

giai đoạn lúa mẫn cảm nhất với bệnh bạc lá.
Phân bón và thời kỳ bón cũng là yếu tố ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát sinh phát
triển của bệnh. Lượng đạm bón lớn làm thân lá phát triển mạnh, cây mềm yếu và dễ bị
tổn thương nên dễ bị nhiễm bệnh. Bón sớm, tập trung sẽ giảm khả năng bị bệnh hơn so
với bón muộn, rải rác. Bón đạm cân đối với lân và kali cũng làm giảm khả năng nhiễm
bệnh. Tuy nhiên, nếu bón quá nhiều đạm (>120 kg N/ha) thì bón thêm lân và kali cũng
không còn tác dụng.
Đất màu mỡ nhiều chất hữu cơ thì bệnh phát triển hơn ở chân đất cằn cỗi. Những
nơi đất chua, ngập úng, nhiều mùn, lúa bị che bóng bệnh cũng phát triển mạnh hơn.
Giống cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh phát triển của bệnh bạc lá.
Các giống lúa cũ, lúa địa phương nhiễm bệnh nhẹ hơn so với các giống lúa nhập nội có
thời gian sinh trưởng ngắn. Theo điều tra của Viện bảo vệ Thực vật, các giống lúa lai
Trung Quốc nhập nội từ năm 1993 - 1997 hầu hết đều bị nhiễm bệnh bạc lá với mức tỷ lệ
bệnh 50 - 80%, cấp phổ biến là 5 - 7, nếu bệnh nặng năng suất giảm 20 - 50%.
Theo Viện bảo vệ Thực vật việc cải tiến chế độ canh tác như: sử dụng phân bón hợp
lý, đảm bảo thời vụ gieo cấy, chế độ nước tưới hợp lý và sử dụng giống chống chịu bệnh
bạc lá được coi là những biện pháp hữu hiệu trong phòng chống bệnh này. Trong đó, việc
sử dụng giống chống chịu bệnh được coi là biện pháp hàng đầu và có hiệu quả nhất để
phòng trừ bệnh bạc lá lúa. Bệnh xuất hiện ở tất cả các vùng trồng lúa trên thế giới, tuy có
hình thức sinh sản đơn giản nhưng vi khuẩn bạc lá vẫn luôn chịu ảnh hưởng của các yếu
tố ngoại cảnh dẫn đến cấu trúc di truyền thay đổi, từ đó tạo ra rất nhiều bệnh cùng tồn tại
trên đồng ruộng [44]. Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi cấu trúc di truyền của vi khuẩn
là:
- Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật không hợp lý, việc sử dụng một loại thuốc với liều
lượng lớn và liên tục trên một ruộng sản xuất đã gây hiện tượng nhờn thuốc và hình thành
nòi mới kháng lại loại thuốc trên.

7

- Công tác nhập nội giống cây trồng thực hiện hậu kiểm dịch không chặt chẽ đã tạo
điều kiện cho vi khuẩn tồn tại trên hạt giống di chuyển từ vùng này sang vùng khác, tạo
ra sự đa dạng nòi vi khuẩn gây bệnh.
- Hình thức canh tác đa dạng, trồng nhiều giống lúa khác nhau (bao gồm cả lúa
thường và lúa lai) trên một vùng rộng lớn trồng lúa đã tạo ra môi trường ký chủ phong
phú, là điều kiện hình thành nên nhiều nòi vi khuẩn.
Ngoài ra, điều kiện thời tiết thay đổi với những diễn biến phức tạp cũng là một
nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Do vậy, việc chọn giống chống bệnh bạc lá là rất
khó. Những năm 80 của thế kỷ XX, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế đã xác định bản chất di
truyền tính chống bệnh là do gen quy định. Điều này được khẳng định chắc chắn nhờ vào
những nghiên cứu của các nhà khoa học cùng những kỹ thuật hiện đại [10], [50], [58].
Tính kháng của cây trồng là khả năng của cây làm giảm sự sinh trưởng và phát triển
của ký sinh sau khi có sự tiếp xúc của ký sinh với ký chủ được khởi phát. Trong tính
kháng của cây trồng có tính kháng dọc (kháng chuyên nòi) do đơn gen kiểm soát và tính
kháng ngang (kháng nhiều nòi) do một hoặc đa gen quyết định. Giải thích cơ chế kháng,
tác giả Flor (1956) đã đưa ra thuyết “gen đối gen”: mỗi một gen quy định tính kháng của
ký chủ thì có một gen đặc thù quy định tính gây bệnh của ký sinh, trước hay sau thì nó
cũng thắng gen của ký chủ và cây trồng tiếp tục tiến hoá [18]. Khi nghiên cứu bệnh bạc
lá người ta nhận thấy hiện tượng ban đầu giống biểu hiện tính kháng rất tốt ở một vùng
trồng nhưng sau đó một vài năm thì giống này lại trở nên nhiễm bệnh - người ta gọi đây
là sự phá vỡ tính kháng (breakdown of resistance) của một giống mà nguyên nhân là sự
xuất hiện của chủng vi khuẩn mới có độc tính cao hơn. Để kiểm soát sự phá vỡ tính
kháng, một vài chiến lược chọn tạo giống đã được đề xuất như sau: Tổ hợp tính kháng
ngang từ tính kháng dọc bằng cách: Sử dụng giống nhiều dòng (multiline) bao gồm một
hỗn hợp các dòng đẳng gen, mỗi dòng có một gen kháng dọc khác nhau nhưng đồng nhất
về thời gian sinh trưởng, hình thái và các thuộc tính khác; sử dụng luân chuyển các giống
có các gen kháng dọc khác nhau. Sự luân chuyển có thể diễn ra theo không gian hay theo
thời gian; tập hợp một lượng đủ lớn các gen kháng dọc trong một giống đơn. Thực hiện
chiến lược này, nhà chọn giống cần có thông tin chính xác về nguồn bệnh cũng như thông
tin về sự di truyền tính kháng của vật liệu tạo giống [46].

II. MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ THÀNH TỰU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG
BỆNH BẠC LÁ

8


2.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá trên thế giới
Năm 1961, Nishimura nghiên cứu về gen kháng bệnh, trong nghiên cứu Nishimura
đã tìm ra tính kháng bạc lá do một gen trội kiểm soát [43]. Năm 1965, Kuhara và cộng sự
đã nhận xét gen kháng bệnh bạc lá được kiểm soát bởi một gen trội không hoàn toàn [28].
Ezuka và Horino 1974 đã cho rằng gen kháng bạc lá được kiểm soát bởi một gen lặn và
đối với giống DZ192 gen kháng bệnh được kiểm soát bởi 2 gen lặn [17].
Sidhu và cộng sự (1978) đã phân tích 74 giống lúa trồng và tìm ra 3 giống DV85,
DV86 và DZ275 mang một gen lặn là xa5 có tính kháng tốt như các gen trội [53]. Quy
mô rộng lớn và lâu dài của các giống lúa trồng với một gen đơn có thể phát sinh mầm
bệnh gây bệnh trở lại và làm cho tính kháng của đơn gen kháng giảm dần. Như vậy nhóm
gen kháng có thể làm cản trở sự xâm nhiễm của vi khuẩn bằng nhóm gen kháng đặc hiệu
xa5, xa13 và Xa21 trong lúa. Ở quần thể vi khuẩn có khả năng phát sinh những biến đổi
chất độc từ hai hoặc nhiều nhóm nòi mới đã làm ảnh hưởng đến nhóm gen kháng đặc
hiệu. Khi chúng ta sử dụng một gen đơn trội, nhóm gen kháng đặc hiệu đã được sử dụng
trong phương pháp chọn giống từ sử dụng đơn gen trội đến một nhóm gen kháng đặc
hiệu. Như vậy khi sử dụng nhiều gen kháng trong một giống lúa sẽ tạo nên tính kháng
ngang ổn định, trên qui mô rộng hơn so với khi chúng ta sử dụng một gen kháng đơn lẻ
[35].
Những năm 80 của thế kỷ XX, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế đã xác định bản chất di
truyền tính chống bệnh là do gen quy định. Điều này được khẳng định chắc chắn nhờ vào
những nghiên cứu của các nhà khoa học cùng những kỹ thuật hiện đại. Tính kháng của
cây trồng là khả năng của cây làm giảm sự sinh trưởng và phát triển của ký sinh sau khi
có sự tiếp xúc của ký sinh với ký chủ được khởi phát. Trong tính kháng của cây trồng có
tính kháng dọc (kháng chuyên nòi) do đơn gen kiểm soát và tính kháng ngang (kháng

nhiều nòi) do một hoặc đa gen quyết định.
Cho đến nay, các nhà khoa học đã tìm ra được 30 gen kháng bệnh bạc lá ở cây lúa
trồng và lúa hoang [20], [42], [54], [62]. Tính kháng có thể quy định bởi một gen đơn trội
như: có 5 gen đơn trội là Xa21 [56], Xa1 [66], Xa26 [57], Xa27 [20], Xa3 [63]; một gen
đơn lặn như: xa5 [23] và xa13 [14]; hoặc do hai gen kết hợp với nhau như Xa1/Xa4,
Xa4/Xa7. Các gen kháng nằm trên các nhiễm sắc thể (NST) khác nhau: gen Xa1, Xa2,
Xa12 nằm trên NST số 4, gen lặn xa5 nằm trên NST số 5, gen Xa7 nằm trên NST số 6,

9


gen Xa15 nằm trên NST số 8, gen Xa9 nằm trên NST số 10 và các gen Xa10, Xa21,
Xa23, Xa3, Xa4 nằm trên NST số 11 [69], [20].
Hiện nay trong nghiên cứu đã sử dụng tới 10 dòng đẳng gen (dòng chỉ thị) là:
IRBB1, IRBB2, IRBB3, IRBB4, IRBB5, IRBB7, IRBB10, IRBB11, IRBB14, IRBB21
chứa lần lượt các gen đơn chống bệnh Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa1, Xa11, Xa14,
Xa21. Tại Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI phát hiện gen kháng bệnh bạc lá Xa21 ở loài
lúa dại Oryzae longistaminata [26]. Khác với sự nhận diện của một gen khác, gen trội
Xa21 kháng toàn bộ các chủng bạc lá tại Ấn Độ và Philippin khi thử kiểm tra tính kháng
bệnh [67], [20].
Ngày nay, chỉ thị phân tử được sử dụng rộng rãi như một công cụ hữu hiệu trong
nghiên cứu di truyền và cho phép đánh giá một số lượng lớn locus trải khắp bộ gen của
nhiều loài cây trồng cũng như nhận dạng các giống lúa kháng bệnh bạc lá như RFLP,
AFLP, RAPD, SSR [22], [65], [49], [34]. Trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc
lá, Zeng và cs., 1996 đã sử dụng chỉ thị RFLP và RAPD để lập bản đồ phân tử gen xa13
kháng bạc lá trên cây lúa. Còn đối với chỉ thị SSR, hiện nay, hơn 15.000 chỉ thị SSR đã
được thiết lập [70], phủ kín trên bản đồ liên kết di truyền của lúa [19]. Trong những năm
gần đây, nhiều công trình sử dụng chỉ thị SSR nghiên cứu đa dạng di truyền và ADN
fingerprinting để nhận dạng giống ở lúa đã được công bố [34], [25], [24], [39]. Sử dụng
chỉ thị phân tử để xác định gen kháng bạc lá, Yanchang và cs., 2004 đã tiến hành kiểm tra

gen Xa21 trên 200 cá thể F2 bằng chỉ thị pTA248. Kết quả cho thấy có 47 cá thể mang
gen kháng đồng hợp tử, 98 cá thể mang gen kháng dị hợp tử. Tất cả các cá thể này có
mức độ kháng trung bình với chủng X-03 [32]. Siriporn Korinsak, 2009 sử dụng chỉ thị
SSR-RM5509 để phát hiện gen Xa7 trên quần thể F2. Cả 2 gen Xa7 và Xa21 đều là gen
trội có phổ kháng rộng liên kết chặt chẽ với mục tiêu và ở trạng thái đồng hợp tử có khả
năng kháng tốt hơn trạng thái dị hợp tử [55].
Chuyển gen kháng vào một dòng lúa bố, mẹ triển vọng. Xu hướng hiện nay là tạo
ra các dòng đẳng gen (Near Isogenic Line) có mang gen kháng sau đó lai quy tụ gen
kháng đó vào một nguồn vật liệu. Chọn lọc cá thể mang gen kháng bằng chỉ thị phân tử
dòng đẳng gen mang gen kháng và lai quy tụ gen kháng (Pyramid). Nhiều bản đồ phân tử
cùng các vị trí gen điều khiển hầu hết các tính trạng khác nhau đã được định vị thay thế
cho những phương pháp đánh giá theo hình thái cổ điển thông thường [33]. Thiết lập bản
đồ liên kết gen trên cây lúa đầu tiên với RFLP bao gồm 135 loci. Bản đồ phủ trên 12

10


nhiễm sắc thể với chiều dài tổng cộng 1.389 cM trên hệ gen cây lúa từ cặp lai IR34583
(Indica) và Bulu Dalam (Javanica). Ba năm sau đó, bản đồ thứ hai được thiết lập từ quần
thể IRAT117 (Japonica) và Apura (Indica) [34], [47]. Một nhóm tác giả khác là Saito và
cs., 1991 thiết lập một bản đồ di truyền dựa trên cặp lai Kasalath (Indica) và Fl134
(Japonica) với 347 chỉ thị RFLP, phủ trên 12 nhiễm sắc thể, với chiều dài tổng cộng
1.836 cM trên hệ gen cây lúa [51]. Causse và ctv (1994) thiết lập một bản đồ khác dùng
chỉ thị RFLP để xây dựng bản đồ di truyền từ quần thể hồi giao (backcross) giữa O.sativa
(dạng hình Indica) và O..longistaminata. Chúng bao gồm những chỉ thị từ hệ gen cây lúa
với ký hiệu RG và RZ , từ lúa mì với ký hiệu CDO và lúa mạch với ký hiệu BCD. Tổng
số 600 chỉ thị phủ trên 12 nhiễm sắc thể [13]. Nori Kurata và ctv (1994) dùng quần thể
F2 của Nipponbare (Japonica) và Kasalath (Indica) để thiết lập bản đồ di truyền. Bản đồ
được bao phủ trên 12 nhiễm sắc thể với tổng cộng chiều dài 1.575 cM[45]. Việc thiết lập
bản đồ trên tâm động (centromere) cũng được thực hiện với 170 chỉ thị RFLP [11]. Đối

với bệnh bạc lá lúa, việc dùng chỉ thị trên cơ sở kỹ thuật PCR, để lập bản đồ gen rất phức
tạp và khó khăn. Causse và cs., 1994 đã thiết lập và lập bản đồ phân tử gen xa1 năm trên
NST số 4 [13]. Tiếp theo đó Li và cs., 1999 đã thiết lập bản đồ RFLP và xác định gen
xa4 kháng bệnh bạc lá nằm trên NST 11 [30].
Shiping Wang, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia, Wuhan, Trung Quốc,
nghiên cứu gen lặn xa-13 theo phương pháp dòng hóa gen trên bản đồ (map-based
cloning). Alen trội Xa-13 cho thể hiện thông qua chiến lược nghiên cứu RNAi. Tiến hành
chuyển nạp gen được dòng hóa vào cây lúa bình thường. Tất cả cây lúa biến đổi gen đều
có hiện tượng ức chế thể hiện alen trội Xa-13 và nó thể hiện tính kháng bệnh bạc lá. Các
tác giả cũng ức chế gen lặn xa-13 bằng RNAi, cây chuyển gen kháng bệnh hơn cây bình
thường. Phân tích so sánh chuỗi trình tự gen cho thấy có sự khác biệt rất lớn giữa xa-13
và Xa-13 tại vùng “promoter”. Kết qủa khẳng định rằng Xa-13 là một regulator âm tính
của tính kháng bệnh bạc lá [52].
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp chỉ thị phân tử, một quy
trình công nghệ chọn giống đã được ra đời, đó là quy trình chọn tạo giống nhờ chỉ thị
phân tử (Marker - Assisted Selection) (MAS). Thông thường, trong quy trình chọn tạo
giống truyền thống, người ta đưa nguồn gen mới có tính trạng mong muốn vào một giống
khác bằng phương pháp hồi giao qua 5 - 6 thế hệ, hoặc chọn lọc cá thể trong quần thể
phân ly từ thế hệ F2 đến thế hệ tiếp theo. Mỗi gen chính thường chỉ kháng được với một

11


chủng gây bệnh hoặc nòi gây hại nào đó, do vậy nếu quy tụ được vài gen kháng vào một
dòng hoặc giống lúa thì sẽ tạo ra được một dòng lúa kháng được nhiều chủng gây bệnh
hoặc nhiều nòi gây hại. Như vậy muốn tạo ra giống lúa kháng bền vững đối với dịch hại,
người ta phải đưa một vài gen kháng hiệu quả cao vào genome đích. Đối với bệnh bạc lá,
các gen Xa4, Xa5, Xa7 và Xa21 [27], [31] được các chuyên gia lưu tâm nhất vì các gen
này khi tổ hợp cùng với nhau có phổ kháng rộng. Tại Ấn Độ, việc quy tụ nhiều gen
kháng vào cùng một tổ hợp gen đã được quan tâm và tạo ra được các dòng mang nhiều

gen kháng làm nguôn vật liệu tốt để chuyển tổ hợp gen này vào các giống lúa thương mại
tăng sức kháng bạc lá của các giống, dòng NH56 mang 4 gen (Xa4, Xa5, Xa7 và Xa21)
[50]. Trong chương trình lúa lai tại Trung Quốc, việc quy tụ các gen kháng bệnh vào các
dòng phục hồi để tăng tính kháng của lúa lai cũng được quan tâm đặc biệt các gen Xa7,
Xa21 đã được quy tụ vào giống lúa Minhhue 63 [32].
Trong nghiên cứu về trình tự genome của các chủng vi khuẩn bạc lá, hiện đã có
một số nghiên cứu về trình tự genome của các chủng vi khuẩn Xoo, trong đó phải kể đến
là công trình nghiên cứu về cấu trúc genome của hai chủng phổ biến nhất hiện nay là:
MAF311018 (Nhật Bản) và KACC10331 (Hàn Quốc), được công bố trên website:
. Theo đó genome 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 [72].
Trong tổng số 4.372 khung đọc mở được phát hiện (ORFs) trong genome chủng
MAFF311018 thì có 2.799 (64%) gen đã xác định được chức năng, 1.383 (chiếm 32%)
protein 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 không tương đồng rõ rệt với
những gen đã được xác định và công bố trước đó của vi khuẩn.
Theo Byoung-Moo Lee và cộng sự, 2005 thì genome vi khuẩn Xoo chủng
KACC10331 có cấu trúc như sau: Tổng genome nhiễm sắc thể vòng dài 4.941.439 bp,
với hàm lượng C + G chiếm 63.7%. Genome có 4637 khung đọc mở, trong đó có 3340
(72 %) 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

12


(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 polysacarit, gen mã hóa tạo enzym 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 [12].
Bên cạnh các ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống bạc lá, ngày nay một
công nghệ hiện đại cũng được ứng dụng mạnh mẽ trong việc chọn tạo giống lúa kháng bạc
lá đó là công nghệ gen. Trong gần một thập kỉ trở lại đây, nhiều giống lúa kháng bệnh bạc
lá đã được chọn tạo bằng các phương pháp hiện đại khác nhau như dùng súng bắn gen
(bombardment) [48], [68], chuyển gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium [38]. Hai tác giả
Rashid (1996) và Zhang (1999) đã công bố việc chuyển gen Xa21 vào phôi ở dạng huyền
phù nhờ súng bắn gen giúp tạo ra tính kháng cho lúa đối với vi khuẩn Xanthomonas
oryzae gây bệnh bạc lá [48], [68]. Zhang và cộng sự 2006 đã thành công trong việc
chuyển gen Xa21 vào giống lúa IR64, IR72 thuộc nhóm Indica bằng phương pháp sử
dụng súng bắn gen và đã tạo được các dòng Minghui 63 và BG90-2 có khả năng kháng
cao với bệnh bạc lá [67]. Cũng bằng phương pháp súng bắn gen, Terada và Shimamoto.,
2004 cũng đã chọn lọc được các dòng lúa mang gen Xa21 kháng bệnh bạc lá với việc sử
dụng protein AP1 làm promotor [61]. Trong số 30 dòng chọn lọc, có 27 dòng lúa có khả
năng kháng cao với bệnh bạc lá. Gần đây, Khan và cs., 2007 đã thành công việc chuyển
gen xa21vào cây lúa kháng bệnh bạc lá thông qua vi khuẩn Agrobacterium.
2.2. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá ở Việt Nam
Ở Việt Nam, theo nghiên cứu của Phan Hữu Tôn, 2004 đã phân lập và xác định
được ở miền Bắc Việt Nam có 10 chủng đang tồn tại [9]. Gần đây, trong nghiên cứu về
bệnh bạc lá ở 15 tỉnh miền Bắc Phan Hữu Tôn 2004, đã nhận thấy các nhóm chủng Xoo
thường xuất hiện đan xen, ở một địa phương có thể xuất hiện nhiều nhóm chủng, trái lại
một nhóm chủng có thể hiện diện ở nhiều địa phương. Trên một vết bệnh đôi khi có thể
tồn tại một hoặc một số chủng vi khuẩn nhất định [9].
Hiện nay, đã có 30 gen kháng được phát hiện, trong đó có 21 gen trội và 9 gen lặn
[14]. Từ các kết quả nghiên cứu trong nước, bước đầu có thể khẳng định các gen Xa3,
Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa13, Xa14 là các gen kháng thường có mặt trên các giống lúa địa
phương ở Việt Nam. Các gen kháng xa5, Xa7, Xa21 là các gen có ý nghĩa quan trọng

13


trong việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh, bởi chúng có khả năng kháng được hầu hết các
chủng vi khuẩn phổ biến của Việt Nam [8].
Theo kết quả nghiên cứu của Bùi Trọng Thuỷ (2004) các gen đơn trội Xa7, Xa21 và
gen lặn xa5 có phản ứng kháng (R), kháng vừa (M) với tất cả 10 chủng vi khuẩn X.
oryzae gây bệnh bạc lá ở miền Bắc Việt Nam [8]. Đây là ba gen Xa - gen kháng rất có ý
nghĩa trong việc sử dụng lai tạo, chọn lọc các giống lúa chống bệnh bạc lá. Gen Xa4
kháng được các chủng Y3, Y4, Y5 và Y7. Gen Xa3 có phản ứng kháng (R) chủng Y1.
Gen Xa10 kháng được chủng Y2 và kháng vừa (M) chủng Y3.
Sự khác biệt lớn của các nhóm gen kháng bao gồm IRBB7, IRBB5, IRBB4 và
IRBB21. IRBB7 kháng được các chủng nổi bật, IRBB5 kháng được hầu hết các chủng
đại diện. Kết quả nghiên cứu các dòng đẳng gen thu được các dòng chứa gen Xa7, xa5
chống được hầu hết các chủng phân lập, tiếp đến Xa21, Xa4. Kết quả cho thấy vai trò
quan trọng của việc sử dụng các gen này trong chương trình chọn giống lúa chống bệnh
bạc lá cho miền Bắc Việt Nam . Như vậy khi chúng ta cần sử dụng gen trội Xa7, Xa21 có
mặt trong dòng bố hoặc mẹ, con lai F1 sẽ được thừa hưởng tính kháng bệnh 100%.
Trường hợp sử dụng gẹn lặn xa5 sẽ dùng trong chọn tạo giống lúa thuần [8].
Những nghiên cứu về đa dạng vi khuẩn Xoo tại miền Bắc Việt Nam cho đến nay
vẫn thường chỉ sử dụng phương pháp lây nhiễm nhân tạo trên các dòng lúa đẳng đơn gen
(gen kháng bệnh bạc lá). Kết quả là có thể thiết lập được một phổ kháng nhiễm và dựa
vào đây, các tác giả phân tích sự đa hình của các mẫu vi khuẩn, phân lập chúng vào
những nhóm chủng có biểu hiện kháng nhiễm khác nhau đối với các dòng đẳng đơn gen.
Còn những nghiên cứu về đa dạng vi khuẩn Xoo ứng dụng chỉ thị phân tử ADN thực thụ
thì gần như chưa được tiến hành hoặc mới chỉ sử dụng chỉ thị phân tử để xác định vi
khuẩn Xoo.
Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các giống lúa Việt Nam, Lại Văn E và cs.,
1999 đã thu thập 40 dòng vi khẩn kháng bệnh bạc lá khác nhau của Việt Nam. Dựa trên tính

gây bệnh cho bộ chỉ thị IRBB 1, IRBB 2, IRBB 3, IRBB 4, IRBB 5, IRBB 7, IRBB 8,
IRBB 10, IRBB 11, IR 24, IR 20, Kinmaze, TN1 và BJ1. Các dòng chỉ thị được chia ra
thành 7 nhóm khác nhau. Trong 3 giống chỉ thị IRBB5, IRBB7 và BJ1 có phản ứng
kháng đối với tất cả các dòng vi khuẩn IRBB8 kháng đối với 37 dòng vi khuẩn. IRBB3
kháng với 36 dòng vi khuẩn. IRBB2, IRBB 11, Kimaze và TN1 có phản ứng nhiễm đối
với tất cả các dòng. Những giống chỉ thị còn lại kháng đối với 1 số dòng, những dòng

14


thuộc vào nhóm gây bệnh chính hiện diện trên hầu hết các vùng trồng lúa của Việt Nam.
Phần lớn các giống lúa triển vọng cho thấy có phản ứng nhiễm với tất cả các dòng
khuẩn thu thập. Tuy nhiên một vài giống lúa của đồng bằng sông Cửu Long lại kháng đối
với các dòng khuẩn ở phía Bắc Việt Nam [29].
Nghiên cứu đa dạng tập đoàn giống lúa có tính khác nhau với bệnh bạc lá bằng kĩ
thuật RAPD, tác giả Đinh Thị Phòng đã sử dụng 21 mồi ngẫu nhiên với 36 giống lúa thu
được tổng số 392 phân đoạn ADN được nhân lên. Tất cả 21 mồi RAPD đều cho tính đa
hình. Sự sai khác về hệ số tương đồng di truyền giữa các giống khoảng 22% - 64 %. Có
tổng số 36 giống lúa có tính kháng bệnh bạc lá khác nhau có thể sử sử dụng như là những
nguyên liệu để xác định nhóm gen kháng của từng giống lúa làm cơ sở trong nghiên cứu
chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá có năng xuất chất lượng cao [2].
Nghiên cứu của của Hoàng Đình Đình và cs., 2008 về việc đánh giá sơ bộ kiểu kí
sinh các mẫu li trích vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv oryzae vùng Đồng Bằng Sông
Cửu Long kết quả cho thấy 41 mẫu vi khuẩn thuần cho phản ứng gây bệnh trên bộ chỉ thị
10 gồm dòng đẳng gen chứa 10 gen kháng bệnh khác nhau. Kết qủa phản ứng của các
mẫu vi khuẩn này trên 10 gen kháng cho ra tính kháng nhiễm rất khác biệt. Gen xa5 có
hiệu lực kháng bệnh cao nhất, kế đến là Xa7, Xa21 và xa13. Sáu nòi sinh lý đã được xác
định và cho thấy chúng phân bố khác nhau trên các tỉnh vùng ĐBSCL. Nòi A, E và F phổ
biến nhất và có xuất hiện gây hại ở từ 6 đến 8 tỉnh trong toàn vùng, trong khi nòi B, C và
D xuất hiện ở từ 3 đến 5 tỉnh trong vùng [21].

Nguyễn Thị Pha và cs., 2004 sử dụng các chỉ thị STS (RG556, RG136, pTA248..),
SSR (RM21, RM114, RM122, RM164, RM190) để phát hiện các gen Xa21, xa5, xa13
trên giống các giống lúa địa phương và bố mẹ lai [41]. Lã Vinh Hoa và cs., 2010 đã sử
dụng các chỉ thị Npb 181, P3 và RG 556 để phát hiện ra các gen Xa4, Xa7, xa5 tương ứng
với 150 mẫu giống thu được từ các địa phương ở miền Bắc Việt Nam [1].
Vũ Hồng Quảng và cs., 2011 đã thành công sử dụng các chỉ thị RM5509 và
pTA248 để phát hiện gen kháng bạc lá tương ứng ở xa7, xa21 ở các dòng bố mẹ 9311BB,
D42BB, R308BB. Chỉ thị phân tử liên kết chặt với các gen Xa21, Xa7: pTA248, RM5509
tương ứng đã được sử dụng để phát hiện các gen này trên 3 dòng bố 9311BB, D42BB,
R308BB. Kết quả kiểm tra cho thấy: dòng bố R308BB có 90% số cá thể của mang gen
kháng Xa21 đồng hợp tử, 10% số cá thể mang gen dị hợp tử; dòng bố D42BB có 10% số

15


cá thể mang gen kháng dị hợp tử, dòng bố 9311BB có 100% số cá thể mang gen Xa7 và
tất cả các cá thể này đều đồng hợp tử về gen Xa7 [3].
Trong công tác chọn tạo giống, chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá ở
Miền Bắc của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội dùng phương pháp thu thập mẫu
bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học để phân lập, nuôi cấy và phân biệt gen kháng bệnh
bằng PCR đã xác định 16 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác nhau. Các
dòng chỉ thị IRBB5 (Xa5), IRBB7 (Xa7), IRBB21 (Xa2) có tính kháng đa số các chủng vi
khuẩn gây bệnh.
- Áp dụng chỉ thị phân tử để chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá của Viện nghiên
cứu lúa Đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp chỉ thị marker kết hợp với chọn
giống truyền thống, thanh lọc và đánh giá kiểu hình, kiểu gen các giống lúa mùa địa
phương xác định gen kháng bạc lá Xa5, Xa13 trên nhiểm sắc thể số 5, 8 và việc liên kết
các gen mục tiêu làm tăng tính kháng rộng của giống lúa [40].
- Phan Thanh Tùng và nhóm tác giả Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, sử
dụng 11 mẫu vi khuẩn ở miền Bắc Việt Nam, được phân lập bằng phương pháp lây nhiễm

nhân tạo và 9 isolate mới được thu thập vào vụ mùa 2007 ở một số vùng tại miền Bắc
Việt Nam (ký hiệu 2, 4, 5...); 11 dòng lúa đẳng đơn gen (gen kháng bệnh bạc lá), 1 giống
đối chứng mẫn cảm là IR24. Ngoài phương pháp nghiên cứu và phân lập, tác giả còn sử
dụng phương pháp nuôi cấy vi khuẩn; chiết tách ADN tổng số và xác định Xoo bằng
PCR; xác định đa dạng di truyền Xoo, lây nhiễm nhân tạo. Gần đây nhất, các nhà chọn
tạo giống của Trường Đại học Nông nghiệp I đã thành công trong việc chuyển gen Xa21
vào giống lúa Bác ưu 903 nhập từ Trung Quốc, có năng suất cao và đặc biệt có khả năng
kháng bệnh bạc lá rất tốt.
Tại Viện Di truyền Nông Nghiệp, tác giả Vũ Đức Quang và nhóm tác giả đã thu
thập được một số giống nhận gen trong các tổ hợp lai, dòng NILs mang đơn gen kháng
Xa21; Xa4; Xa5; Xa7, chọn được 15 nòi vi khuẩn có độc tính cao và đánh giá được một
số đặc tính nông học của các mẫu giống [72]
III. NHỮNG ĐỊNH HƯỚNG VỀ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA
KHÁNG BẠC LÁ
Chọn tạo các dòng/giống lúa kháng bệnh bạc lá bền vững được xem là biện pháp
đem lại hiệu quả cao trước nguy cơ hình thành và bùng phát dịch bệnh. Thông qua các
nghiên cứu trước đây, chúng ta đã có được nguồn dữ liệu và vật liệu phục vụ công tác

16


nghiên cứu và chọn tạo giống. Tuy nhiên, để có đủ cơ sở dữ liệu và nguồn vật liệu cần thiết
phục vụ cho công tác chọn tạo các giống lúa kháng bệnh bạc lá đáp ứng được yêu cầu của
thực tế sản xuất chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu một cách toàn diện hơn nữa trong
giai đoạn hiện nay. Vì vậy, đề cần tiến hành thực hiện các mục tiêu nghiên cứu sau:
+ Xây dựng cơ sở dữ liệu về các chủng, loài vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa ở Việt
Nam;
+Xác định các dòng/giống lúa kháng bạc lá độc tính cao bằng chỉ thị phân tử;
+ Giới thiệu được các dòng/giống lúa triển vọng, kháng bệnh bạc lá hiệu quả cho
sản xuất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Lã Vinh Hoa, Tống Văn Hải, Phan Hữu Tôn, Trần Minh Thu, 2010. Khảo sát nguồn
gen trên cây lúa mang gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử. Tạp Chí Khoa học
và phát triển , tập 8, số 1, tr9 - 10
2. Đinh Thị Phòng, Lê Trần Bình, Lê Thị Muội, Nguyễn Thị Hải Hà, Lê Duy Thành,
Nguyễn Văn Viết (2003), “Nghiên cứu đa dạng tập đoàn giống lúa có tính kháng khác
nhau với bệnh bạc lá vi khuẩn Xanthomonas oryzae bằng kỹ thuật RAPD”, Những vấn
đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, tr571-574.
3. Vũ Hồng Quảng, Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Thị Thủy, Phạm Thị Thu Hằng,
Nguyễn Văn Hoan. 2011. Phát hiện gen kháng bạc lá Xa7, Xa21 ở các dòng bố bằng
chỉ thị phân tử. Tạp chí Khoa học và Phát triển 2011: Tập 9, số 2: 204 - 210
4. Lê Lương Tề, 1980. Bệnh bạc lá ở vùng đồng bằng sông Hồng. Tuyển tập các công
trình nghiên cứu KHKTNN, nxb NN, Hà Nội, tr. 184-197.
5. Lê Lương Tề, 1998. Các chủng sinh lý (race) của vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây
bệnh bạc lá lúa ở vùng Đông Nam Á. Tạp chí Bảo vệ thực vật, tr 41 – 42.
6. Hà Bích Thu, Ngô Vĩnh Viễn, Vũ Thị Hợi, Đinh Thị Thanh, Nguyễn Thị Thuý, 2002.
Kết quả điều ta bệnh hại trên các giống lúa Trung Quốc 1993 – 1997. Hội thảo bệnh
cây và sinh học phân tử 21-6-2002.
7. Bùi Trọng Thủy, Furuya, N., Taura, S., Yoshimura, A., Lê Lương Tề; Phan Hữu Tôn.
2007. Một số nhận xét về sự đa dạng của các nhóm nòi vi khuẩn Xanthomonas oryzae
pv. oryzae gây bệnh bạc lá lúa ở miền bắc Việt Nam (2001-2005). Tạp chí BVTV,
ISSN 0868-2801, số 3(213)-2007. Trang 19-26.
17


8. Bùi Trọng Thuỷ, Phan Hữu Tôn, 2004. Khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng chỉ
thị ( Tester ) chứa đa gen kháng với một số chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv
oryzae gây bệnh bạc lá lúa phổ biến ở miền Bắc Việt Nam.
9. Phan Hữu Tôn, 2004. Nghiên cứu chỉ thị phân tử phục vụ chọn tạo giống lúa năng

suất cao, chất lượng tốt, kháng bệnh bạc lá ở Đồng Bằng Bắc Bộ. Báo cáo hội thảo
khoa học công nghệ quản lý nông học vì sự phát triển Nông nghiệp bền vững Việt
Nam.
Tài liệu tiếng Anh
10. Adhikari T B and RC Basnya. 1999. Virulence of anthomonas oryzae pv. oryzae on
rice lines containing single resistance genes and gene combinations. In the American
phytophathological society. Plant Disease vol.83 No.1, 46-50.
11. Brar, D. S. & Khush, G. S. 1997 Alien introgression into rice. Plant Mol. Biol. 35,
35–47.
12. Byoung-Moo Lee*, Young-Jin Park, Dong-Suk Park, Hee-Wan Kang, Jeong-Gu
Kim,

Eun-Sung Song., 2005.

The genome sequence of Xanthomonas oryzae

pathovar oryzae KACC10331, the bacterial blight pathogen of rice . Nucleic Acids
Research Volume33, Issue2 Pp. 577-586.
13. Causse. M., M. Fulton, Y G Cho, S N Ahn, J Chunwongse .1994. Saturated
molecular map of the rice genome based on an interspecific backcross population.
Genetics138: 1251–1274.
14. Chu ZH, M Yuan, JL Yao, XJ Ge, B Yuan, CH Xu, XH Li, BY Fu, ZK Li, JL
Bennetzen, QF Zhang, SP Wang. 2006. Promoter mutations of an essential gene for
pollen development result in disease resistance in rice. Genes Dev 20:1-5.
15. Chu, Z., and Wang, S., 2007. Isolation, structure, function relationship, and molecular
evolution of disease resistance genes. In Genetics and Improvement of Resistance to
Bacterial Blight in Rice, Zhang Q., ed. (Beijing: Science Press), pp. 349–377.
16. De Datta, S.K., 1981. Principles and practices of rice production. John Wiley & Son
Inc., Canada.
17. Ezuka A and Horino 1974. Classification of rice varieties and Xanthomonas oryzae

strains on the basis of their differential interactions. Bull. Tokai-Kinki Natl. Agric.
Exp. Stn. 27: 1-19.

18


18. Flor, H.H. 1956. The complementary genetic systems in flax and flax rust. Adv.
Genet., 8: 29–54.
19. Giarrocco LE, Marassib MA and Salernoa GL. 2007. Assessment of the Genetic
Diversity in Argentine Rice Cultivars with SSR Markers. Crop Sci 47: 853-858.
20. Gu K, JS Sangha, Y Li, ZC Yin. 2008. Highsolution genetic mapping of bacterial
blight resistance gene Xa-10. Theor Appl Genet 116:155-163
21. Hoang Dinh Dinh, Nghi Ky Oanh, Nguyen Duc Toan, Pham Van Du and Le Cam
Loan. 2008. Pathotype profile of Xanthomonas oryzae pv oryzae isolate from the
rice cosystem in CuuLong rever delta. OMONRICE 16, p34-41.
22. Huang N, ER Angels, J Domingo, G Mangpantay, S Singh, G Zhang, N Kumar, BJ
Vadivel, GS Khush. 1997. Pyramiding of bacterial blight resistance genes in rice:
marker-assisted selection using RFLP and PCR. Theor ApplGenet 95:313–20.
23. Iyer AS, SR McCouch. 2004. The rice bacterial blight resistance gene xa-5 encodes a
novel form of disease resistance. Mol Plant-Microbe Inter 17:1348-1354.
24. Jalaluddin M, Nakai H, and Yamamoto T. 2007. Genetic diversity and DNA
fingerprinting of some modern Indica and Japonica rice. Breed and Genet. SABRAO 39
(1): 43-52.
25. Kalyan Chakravarthi B and Rambabu Naravaneni. 2006. SSR marker based DNA
fingerprinting and diversity study in rice (Oryza sativa L.). AJB 5 (9): 684-688.
26. Khush GS, DJ Mackill, GS Sidhu. 1989. Breeding rice for resistance to bacterial
blight. In:Bacterial blight of rice, International Rice Research Institute, Manila, pp
207-217.
27. Khush, G.S. & Kinoshita, T. 1991. Rice karyotype, marker genes, and linkage
groups. In G.S. Khush & G.H. Toenniessen, eds. Rice biotechnology, p. 83-108.

Wallingford, UK, CAB International and Manila, the Philippines, IRRI.
28. Kuhara A, T Kurita, Y Tagami, H Fuji and N Sekiya 1965. Studies on the strain of
Xanthomonas Oryzae (Uyeda et Ishiyama) Dowson, the pathogen of the bacterial leaf
blight of rice, with special reference to its pathogenicity and phage-sensitivity. Bull.
Kyushu Agric. Exp. Stn. 11: 263-312 (In Japanese with English summary).
29. Lai Van E, Tahito noda, Pham Van Du, 1999. Resistance assessment of rice cultivar
to Xanthomonas oryzae pv. Oryzae and pathogen testing of bacterial leaf blight
isolate in Vietnam. Omonrice 7 p.120-131.

19


30. Li ZK, LJ , Mei HW, Paterson AH, Zhao XH, Zhong DB, Wang YP, Yu XQ, Zhu L,
Tabien R, Stansel JW, Ying CS (1999). A "defeated" rice resistance gene acts as a
QTL against a virulent strain of Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Mol. Gen. Genet.
261: 58-63.
31. Lin, W., Anuratha, C.S., Datta, K., Potrykus, I., Muthukrishnan, S. & Datta, S.K.
1995. Genetic engineering of rice for resistance to sheath blight. Biol. Tech., 13: 686691.
32. Yan-chang, WANG Shou-hai, LI Cheng-quan, WU Shuang, WANG De-zheng, DU
Shi-yun .2004. Improvement of Resistance to Bacterial Blight by MarkerAssistedSelection in a Wide Compatibility Restorer Line of Hybrid Rice. Rice
Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China,
11 (5-6): 231-237.
33. McCouch S. R., M. L. Abenes, R. Angeles, G. S. Khush, and S. D. Tanksley,
“Molecular tagging of a recessive gene, xa-5, for resistance to bacterial blight of
rice”, Rice Genet. Newsl., 1992, 8, 143-145.
34. McCouch S. R., L. Teytelman, Y. Xu (2002). Development and mapping of 2240 new
SSR markers for rice (Oryza sativa L.). DNA Research, vol. 9: 199–207.
35. Mew TW, CM Vera-Cruz. 1979. Variability of Xanthomonas oryzae in infection of
rice differential. Phytopathol 69: 152–155
36. Mew TW, SZ Wu and O Horino 1982. Pathotypes of Xanthomonas oryzae pv. oryzae

in Asia. IRPS 75: p2-7.
37. Mew TW 1987. Current status and future prospects of research on bacterial blight of
rice. Annual Review Phytopathology 25:359-382
38. Mohad, Haroonkhan, Hamid Rashid, 2007. Agrobacterium mediated transformation
to build resistance agaisnt bacteria blight in rice. Pak. J. Bot., 39(4): 1285-1292
39. Muhammad SR, Rezwan MM, Samsul AM and Lutfur Radman. 2009. DNA
fingerprinting of rice (Oryza sativa L.) cultivars using microsatellite markers. AJCS 3
(3): 122-128
40. Nguyen Thi Lang and Bui Chi Buu. 2004. Molecular genetic analysis and
markerassisted selection for restore line and bacterial blight resistance in hybrid rice.
SABRAO 36(2): 83-93.

20


41. Nguyen Thi Pha, Nguyen Thi Lang, 2004. Marker assited selection in rice breeding
for Bacteria leaf blight. Omonrice, 12: 19-26.
42. Ninox-Lui D. O., P. C. Ronald and A. J. Bogdanove (2006). Pathogen profile
Xanthomonas oryzae pathovars: model pathogens of a model crop. Molec. Plant
Pathol, 7: 303-324.
43. Nishimura, Y. (1961). Studies on the reciprocal translocation in rice and barley.
Bulletin of the National Institute of Agricultural Sciences Series, 9, 171–235.
44. Noda T, Pham van Du, Lai van E, Hoang Dinh Dinh, and H Kaku. 1999.
Pathogenicity of Xanthomonas oryzae pv. oryzae strains in Vietnam. Annals of the
Phytopathological Society of Japan: 65(3): 293-296.
45. Nori Kurata, Kenoichi Nonomurai and Yoshiaki Harushima, 1994. Rice Genome
Organization: the Centromere and Genome Interactions. Oxford Journals, Life
Sciences , Volume90, Issue4, Pp. 427-435.
46. Ou S.H. 1985. Bacterial leaf blight. In Bacterial Diseases, Rice Disease 2nd edition:
61-96.

47. Panaud et al. (1996) Development of microsatellite markers and characterization of
simple sequence length polymorphism (SSLP) in rice (Oryza sativa L.). Mol Gen
Genet 252:597.
48. Rashid, H., Yokoi, S.I., Toriyama, K. and Hinanta, K. 1996. Transgenic plant
production mediated by Agrobacterium in indica rice. Plant Cell Rep. 15: 727-730.
49. Ronald P. C., B. Albano, R. Tabien, M. L. P. Abenes, K. S. Wu, S. R. McCouch and S.
D Tanksley .1992. Genetic and physical analysis of the rice bacterial blight disease
resistance locus Xa-21. Mol. Gen. Genet, 236: 113-120.
50. Sanchez CA, Brar DS, Huang N, Li Z, Khush GS., 2000. Sequence Tagged Site
marker-assisted selection for three bacterial blight resistance genes in rice. Crop Sci.
40:792-797.
51. Saito, A., M. Yano, N. Kishimoto, M. Nakagahra, A. Yoshimura, K. Saito, S. Kuhara,
Y. Ukai, M. Kawase, T. Nagamine, S. Yoshimura, O. Ideta, R. Ohsawa, Y. Hayano, N.
Iwata and M. 56. Sugiura, 1991. Linkage map of restriction fragment length
polymorphism loci in rice. Jpn. J. Breed. 41: 665-670.

21


52. Shiping Wang, Jing Fu, Hongbo Liu, Yu Li, Huihui Yu, Xianghua Li, Jinghua Xiao.
2010. Manipulating Broad-Spectrum Disease Resistance by Suppressing PathogenInduced Auxin Accumulation in Rice. Plant Physiology Preview, 44p.
53. Sidhu G. S. and G. S. Khush. 1978. Dominance reversal of a bacterial blight
resistance gene in some rice cultivars, Phytopathol, 68: 461-463.
54. Singh K., Y. Vikal, Mahajan, R. K. K. Cheema, D. Bhatia, R. Sharma, J. S. Lore, and
T. S. Bharaj. 2007. Three novel bacterial blight resistance genes identified, mapped
and transfer to cultivated rice O.sativa L. Proceedings of the 2nd International
Conference on Bacterial Blight of Rice, Nanjing, China, 82-84.
55. Siriporn Korinsak, Saengchai Sriprakhon, Pattama Sirithanya, Jirapong Jairin, Siripar
Korinsak, Apichart Vanavichit, and Theerayut Toojinda. 2009. Identification of
microsatellite markers (SSR) linked to a newbacterial blight resistance gene xa33(t)

in rice cultivar ‘Ba7’ Maejo Int. J. Sci. Technol, 3(02): 235-240.
56. Song WY, GL Wang, LL Chen, HS Kim, LY Pi, T Holsten, J Gardner, B Wang, WX
Zhai, LH Zhu, C Fauquet, P Ronald. 1995. A receptor kinase-like proteine encoded
by the rice disease resistance gene, Xa-21. Science 270:1804-1806.
57. Sun XL, YL Cao, ZF Yang, CG Xu, XH Li, SP Wang, QF Zhang. 2004. Xa-26, a gene
conferring resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae in rice, encoding an LRR
receptor kinase-like protein. Plant J 37:517-527.
58. Suparyono Sudir and Suprihanto, 2004. Pathotype profile of Xanthomonas oryzae pv.
Oryzae isolates from the rice ecosystem in Java. Indonesian Journal of Agriculture
Science: 5(2). 63-69.
59. Tateoka, T. 1963. Taxonomic studies of the genus Oryza. III. Key to the species and
their enumeration. Shokubutsugaku Zasshi 76: 165-173.
60. Tateoka, T. 1964. Taxonomic studies of the genus Oryza. Rice genetics and
Cytogenetics, Proc. Symp., Los Banos, Philippines, Elsevier, Amsterdam, p 15-21
61. Terada, R. and K. Shimamoto. 2004. Expression of CaMV35S-GUS gene in
transgenic rice plants. Mol Gent., 220: 389-392.
Toki, S., N. Hara, K. Ono, H. Onodera
62. Wang C., G. Wen, X. Lin, X . Liu, and X. Zhang (2009). Identification and fine
mapping of a new bacterial blight resistance gene, Xa31(t) in rice. Eur. J. Plant
Pathol, 123: 235-240.

22


63. Xiang Y, Y Cao, C Xu, X Li, S Wang. 2006. Xa-3, conferring resistance for rice
bacteraial blight and encoding a receptor kinase-like protein, is the same as Xa-26.
Theor Appl Genet 113:1347-1355.
64. Yamamoto T, HR Hifni, M Muchmud, T Nishizawa, and DM Tantera. 1977. Variation
in pathogenicity of Xanthomonas oryzae pv, vol.83 No.1, 46-50
65. Yoshimura S., A. Yoshimura, N. Iwata, S. R. McCouch, M. L. Abenes, M. R.

Baraoidan, T. W. Mew, and R. J. Neson .1995. Tagging and combining bacterial
blight resistance genes in rice using RAPD and RFLP markers. Mol Breed, 1: 375
66. Yoshimura S, U Yamanouchi, Y Katayose, S Toki, ZX Wang, I Kono, N Kurata, M
Yano, N Iwata, T Sasaki. 1998. Expression of Xa-1, a bacterial blight resistance gene
in rice, is induced by bacterial inoculation. Proc Natl Acad Sci USA 95:1633-1668.
67. Zhang J., L. Xi, G. Jiang, Y. Xu, and Y. He. 2006. Pyramiding of Xa7 and Xa21 for
the improvement of disease resistance to bacterial blight in hybrid rice, Plant Breed,
125: 600-605
68. Zhang, L., Hattori, K. and Zhang, L. 1999. Genetic analysis of regeneration ability in
rice seedcallus. Gene and Genetic System. 71: 313-317.
69. Zhang Q, CL Wang, KJ Zhao, YL Zhao, VC Caslana, XD Zhu, DY Li. 2001. The
effectiveness of advanced rice lines with new resistance gene Xa-23 to rice bacterial
blight. Rice Res. Newsl. 18:71-72.
Website
70. , 2006
71. .
72. .
Chủ nhiệm đề tài

Người báo cáo

TS. Khuất Hữu Trung
KS. Trần Duy Cường
Phòng Khoa học và Hợp tác Quốc tế

TS. Phạm Thị Lý Thu

23