đánh giá các dòng lai trở lại được nhập gen kháng bạc lá xa7 và xa21 vào giống lúa lt2

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG LAI TRỞ LẠI ĐƯỢC NHẬP GEN
KHÁNG BẠC LÁ Xa7 VÀ Xa21 VÀO GIỐNG LÚA LT2

Chuyên ngành:

Khoa học cây trồng

Mã số:

60.62.01.10

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Vũ Thị Thu Hiền

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Huế

i

năm 2016


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ, bản thân tôi luôn nỗ lực cố gắng, bên
cạnh đó tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của rất nhiều thầy, cô, người thân trong
gia đình và bạn bè.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc tới PGS.TS.Vũ Thị Thu Hiền - Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng,
Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, TS. Vũ Hồng Quảng – Phó Viện trưởng Viện Nghiên
cứu và Phát triển Cây trồng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và
tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt
Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu
và Phát triển Cây trồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Huế

ii

năm 2016


MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................ i
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt....................................................................................................v
Danh mục bảng ........................................................................................................... vi
Danh mục hình .......................................................................................................... viii
Trích yếu luận văn ....................................................................................................... ix
Thesis abstract ...............................................................................................................x
Phần 1. Mở đầu ...........................................................................................................1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................1
1.2.
Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................2
1.3.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .............................................................2
1.3.1. Ý nghĩa khoa học .............................................................................................2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................................2

1.4.
Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................2
Phần 2. Tổng quan tài liệu ..........................................................................................3
2.1.
Đặc điểm bệnh bạc lá lúa .................................................................................3
2.1.1. Tính phổ biến và tác hại của bệnh bạc lá lúa ....................................................3
2.1.2. Phương pháp chuẩn đoán bệnh bạc lá lúa .........................................................4
2.1.3. Quy luật phát sinh gây hại của bệnh bạc lá lúa .................................................4
2.2.
Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa ...............................................................6
2.2.1. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa trên thế giới ...........................................6
2.2.2. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam .......................................... 10
2.3.
Chọn giống bằng phương pháp hồi giao ......................................................... 12
2.4.
Các nghiên cứu về chỉ thị phân tử và ứng dụng của chỉ thị phân tử trong
chọn giống ..................................................................................................... 12
2.4.1. Khái niệm về chỉ thị phân tử .......................................................................... 12
2.4.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá ........................ 14
Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 18
3.1.
Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................... 18
3.2.
Thời gian nghiên cứu ..................................................................................... 18
3.3.
Vật liệu nghiên cứu........................................................................................ 18
3.4.
Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 19
3.5.
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 20

3.5.1. Phương pháp lai Backcross chuyển gen kháng bệnh bạc lá............................. 20

iii


3.5.2.
3.5.3.

Phương pháp kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử. ................ 23
Phương pháp lây nhiễm, đánh giá tính kháng bệnh bạc lá............................... 25

3.5.4.
3.5.5.
3.5.6.

Phương pháp bố trí thí nghiệm và biện pháp kỹ thuật ..................................... 25
Các chỉ tiêu theo dõi đặc điểm nông sinh học, năng xuất, chất lượng. ............ 26
Phương pháp xử lý số liệu.............................................................................. 27

Phần 4. Kết quả và thảo luận .................................................................................... 28
4.1.
Kết quả nghiên cứu ........................................................................................ 28
4.1.1. Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và khả năng kháng bệnh bạc lá của thế
4.1.2.
4.1.3.

hệ lai BC2F1 vụ xuân 2015 tại Viện Nghiên cứu & Phát triển Cây trồng .............. 28
Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và khả năng kháng bệnh bạc lá của thế
hệ lai BC3F1 vụ mùa 2015 tại Viện Nghiên cứu & Phát triển Cây trồng ............... 43
Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và khả năng kháng bệnh bạc lá của thế

hệ lai BC3F2 vụ đông xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng .............................. 60

4.2.

Thảo luận kết quả nghiên cứu ........................................................................ 78

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ................................................................................... 80
5.1. Kết luận ................................................................................................................ 80
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 82

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

ADN

Axit deoxyribo nucleic

CC

Cuối cùng

Đ/C

Đối chứng

MAS

Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Selection)

NC & PTCT

Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng

NILs

Dòng cận đẳng gen

PCR

Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction)

SSR

Chỉ thị trình tự lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeats)

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.

Danh sách các dòng NILs được sử dụng để phân biệt các chủng sinh
lý vi khuẩn bạc lá ......................................................................................9

Bảng 4.1.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng BC2F1 được nhập gen Xa7,
Xa21 trong vụ Xuân 2015 tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Cây trồng ......... 28

Bảng 4.2.

Kết quả chọn về kiểu hình của các cá thể thế hệ BC2F1 được nhập gen
kháng bạc lá Xa7, Xa21 trong vụ xuân 2015 tại Viện Nghiên cứu & Phát
triển Cây trồng ......................................................................................... 29

Bảng 4.3.

Kết quả kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá và đánh giá lây nhiễm nhân
tạo của các cá thể BC2F1 được nhập gen Xa7 vụ xuân 2015 tại Viện
nghiên cứu & Phát triển cây trồng ........................................................... 34

Bảng 4.4.

Kết quả kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá và đánh giá lây nhiễm nhân
tạo của các cá thể BC2F1 được nhập gen Xa21 vụ xuân 2015 tại Viện
nghiên cứu & Phát triển cây trồng ........................................................... 38

Bảng 4.5.

Kết quả thu hạt lai BC3F1 vụ xuân 2015 tại Viện nghiên cứu & Phát
triển cây trồng ......................................................................................... 42

Bảng 4.6.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng BC3F1 được nhập gen
Xa7 trong vụ mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển Cây trồng ....... 43

Bảng 4.7.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng BC3F1 được nhập gen
Xa21 trong vụ mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển Cây trồng ..... 44

Bảng 4.8.

Kết quả kiểm tra tính kháng bệnh bạc lá của các cá thể thế hệ
BC3F1được nhập gen Xa7 nhờ chỉ thị phân tử và lây nhiễm nhân tạo
vụ mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển cây trồng ........................ 49

Bảng 4.9.

Kết quả kiểm tra tính kháng bệnh bạc lá của các cá thể thế hệ BC3F1
được nhập gen Xa21 nhờ chỉ thị phân tử và lây nhiễm nhân tạo vụ
mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển cây trồng ............................. 53

Bảng 4.10.

Kết quả đánh giá một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tự thụ các
cá thể BC3F1 mang gen Xa7 vụ mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển
cây trồng .................................................................................................. 57

Bảng 4.11.

Kết quả đánh giá một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tự thụ các
cá thể BC3F1 mang gen Xa21 vụ mùa 2015 tại Viện nghiên cứu và Phát triển

cây trồng .................................................................................................. 59

vi


Bảng 4.12

Một số đặc điểm nông sinh học của các quần thể BC3F2 được nhập
gen Xa7 trong vụ Đông xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng .................. 60

Bảng 4.13. Một số đặc điểm nông sinh học của các quần thể BC3F2 được nhập
gen Xa21 trong vụ Đông xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng ................ 61
Bảng 4.14. Kết quả kiểm tra tính kháng bệnh bạc lá của các cá thể BC3F2 được
nhập gen Xa7 nhờ chỉ thị phân tử và lây nhiễm nhân tạo trong vụ
Đông xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng .............................................. 66
Bảng 4.15. Kết quả kiểm tra tính kháng bệnh bạc lá của các cá thể BC3F2 được
nhập gen Xa21 nhờ chỉ thị phân tử và lây nhiễm nhân tạo trong vụ
Đông xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng .............................................. 69
Bảng 4.16. Kết quả đánh giá mùi thơm trên lá của các cá thể BC3F2 mang gen Xa7 ......... 71
Bảng 4.17. Kết quả đánh giá mùi thơm trên lá của các cá thể BC3F2 mang gen Xa21 ....... 73
Bảng 4.18. Kết quả đánh giá một số đặc điểm sinh trưởng, yếu tố cấu thành năng
suất và năng suất tự thụ các cá thể BC3F2 mang gen Xa7 vụ Đông
Xuân 2015 – 2016 ................................................................................... 75
Bảng 4.19. Kết quả đánh giá một số đặc điểm sinh trưởng, yếu tố cấu thành năng
suất và năng suất tự thụ các cá thể BC3F2 mang gen Xa21 vụ Đông
Xuân 2015 – 2016 tại tỉnh Sóc Trăng ...................................................... 77

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1. Kết quả điện di các cá thể BC2F1-1 được nhập gen Xa7 ............................. 30
Hình 4.2. Kết quả điện di các cá thể BC2F1-2 được nhập gen Xa7 ............................. 30
Hình 4.3. Kết quả điện di các cá thể BC2F1-3 được nhập gen Xa7 ............................. 31
Hình 4.4. Kết quả điện di các thể BC2F1-5 được nhập gen Xa21 ............................... 31
Hình 4.5. Kết quả điện di các cá thể BC2F1-6; 8; 9 được nhập gen Xa21 ................... 32
Hình 4.6. Kết quả điện di các cá thể BC3F1-1.1, BC3F1-1.5, BC3F1-1.9, BC3F11.10 được nhập gen Xa7 ............................................................................ 45
Hình 4.7. Kết quả điện di các cá thể BC3F1-1.17, BC3F1-2.2, BC3F1-2.3, BC3F12.5, BC3F1-2.8 được nhập gen Xa7 ............................................................ 46
Hình 4.8.

Kết quả điện di các cá thể BC3F1-2.10, BC3F1-3.8, BC3F1-3.11 được nhập
gen Xa7 ..............................................................................................................46

Hình 4.9.

Kết quả điện di các cá thể BC3F1-5.1, BC3F1-5.2, BC3F1-5.6, BC3F15.11, BC3F1-5.14, BC3F1-6.1, BC3F1-6.5 được nhập gen Xa21.........................47

Hình 4.10. Kết quả điện di các cá thể BC3F1-6.6, BC3F1-8.5, BC3F1-9.5 được nhập
gen Xa21 ............................................................................................................47
Hình 4.11. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 -1.1.3 được nhập gen Xa7 .......62
Hình 4.12. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 1.9.4 được nhập gen Xa7 ......62
Hình 4.13. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 2.2.8 được nhập gen Xa7 ......63
Hình 4.14. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 3.8.1 được nhập gen Xa7 ......63
Hình 4.15. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 3.8.5 được nhập gen Xa7 ......64
Hình 4.16. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2- 5.1.5 được nhập
gen Xa21 ........................................................................................... 64
Hình 4.17. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 8.5.6 được nhập
gen Xa21 ........................................................................................... 65
Hình 4.18. Kết quả điện di các cá thể của quần thể BC3F2 - 9.5.4 được nhập

gen Xa21 ........................................................................................... 65

viii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Thị Huế
Tên luận văn: “Đánh giá các dòng lai trở lại được nhập gen kháng bạc lá Xa7 và
Xa21 vào giống lúa LT2”
Ngành: Khoa học cây trồng

Mã số: 60.62.01.10

Tên cơ sở đào tạo: Học viện nghiệp Việt Nam
1. Mục đích nghiên cứu: Chọn tạo ra giống lúa chất lượng cao, kháng bệnh bạc lá
(KBL) cho các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
2. Phương pháp nghiên cứu:
2.1. Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu lai (Các hạt lai thế hệ BC2F1 mang gen Xa7, Xa21),
vật liệu đánh giá bạc lá ( IRBB 21, IRBB7, IR24), LT2 ( Đối chứng).
- Các chủng bạc lá để lây nhiễm: Race 3, Race 5, Race 14.
- Chỉ thị phân tử pTA248 để kiểm tra gen Xa21, RM5509 để kiểm tra gen Xa7.
2.2. Nội dung nghiên cứu: Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và khả năng kháng bệnh
bạc lá của thế hệ lai BC2F1, BC3F1, BC3F2 lần lượt tại vụ xuân, vụ mùa năm 2015 tại viện
nghiên cứu & PT cây trồng và vụ đông xuân năm 2015 – 2016 tại Sóc Trăng.
2.3. Các phương pháp nghiên cứu: Phương pháp bố trí thí nghiệm để chọn lọc cá thể;
Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu theo dõi đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất
lượng; Phương pháp lai Backcross chuyển gen KBL; Phương pháp kiểm tra gen KBL
bằng chỉ thị phân tử (MAS); Phương pháp lây nhiễm nhân tạo.
3. Kết quả chính và kết luận
1. Ở thế hệ BC2F1, chọn được 14 cá thể mang gen Xa7 và 11 cá thể mang gen

Xa21 dị hợp tử và có phản ứng kháng với 2/3 nòi vi khuẩn lây nhiễm.
2. Ở thế hệ BC3F1, chọn được 15 cá thể mang gen Xa7 và 8 cá thể mang gen Xa21 dị
hợp tử, có phản ứng kháng với 2/3 nòi vi khuẩn lây nhiễm và có các đặc điểm nông sinh
học, các yếu tố cấu thành năng suất tương ứng như LT2 nguyên bản.
3. Ở thế hệ BC3F2, chọn được 17 cá thể mang gen Xa7 và 11 cá thể mang gen
Xa21 đồng hợp tử, có phản ứng kháng với 2/3 nòi vi khuẩn lây nhiễm có năng suất, chất
lượng (mùi thơm điểm 3) giống với giống LT2 nguyên bản.
4. Kết quả kiểm tra tính kháng nhiễm ở 3 vụ đều cho thấy sự phù hợp giữa kiểu
gen và kiểu hình. Như vậy, trong thời gian tới có thể không cần đánh giá kiểu gen các
thế hệ BC2F1, BC3F1, giúp rút ngắn thời gian, tiết kiệm chi phí.
Từ khóa: LT2, kháng bạc lá, Xa7, Xa21.

ix


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Nguyen Thi Hue
Thesis title: “Evaluation of some backcross progenies containing bacterial leaf blight
resistant genes Xa7 and Xa21 introducing parental rice variety LT2”
Major: Crop Science

Code: 60.62.01.10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture
1. Research Objectives
Improving the resistant level to BLB of LT2 rice variety by using markerassisted selection for Xa7 and Xa21 genes.
2. Materials and Methods
2.1 Materials: Plant materials (BC2F1 progeny carrying Xa7 and Xa21), IRBB7,
RBB21 are resistant control for Xa7 and Xa21, respectively, IR24 is susceptible control,
LT2 is recurrent parent.

- Xoo races: Race 3, Race 5, Race 14.
- pT248 marker for Xa21, RM5509 marker for Xa7.
2.2 Contents: Evaluation of growth, and resistant ability to BLB in BC2F1, BC3F1,
BC3F2 individuals in spring season, summer season in 2015 in CRDI, winter-spring
season in 2015 and 2016 in Soc Trang province.
2.3. Methods: Pedigree selection, Evaluation of agronomical traits, Backcrossing
breeding, Marker-assisted selection, Artificial inoculation to BLB, Data analysis.
3. Main findings and conclusions
1. At BC2F1 generation, 14 individuals were heterozygous at Xa7 and 11
individuals were heterozygous at Xa21 that showed resistance to 2/3 races and were
selected as parents for backcrossing.
2. The BC3F1 generation, 15 and 8 BC3F1 individuals carrying Xa7, Xa21,
respectively that showed resistance to 2/3 races were selected and self-pollinated.
3.The BC3F2 geneation, 17 and 11 BC3F2 individuals carrying homozygous Xa7
and Xa21 genes, respectively were selected, have resistance to 2/3 race and have yield,
quality the same as LT2.
4. Artificial inoculation showed the correspond between phenotype and
genotype assessment. Therefore, in order to save our time and cost we do not need to
genotype the BC2F1 and BC3F1 generations.
Keywords: LT2, BLB resistance, Xa7, Xa21.

x


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ở Việt Nam, lúa thơm bản địa được trồng trên cả ba miền Bắc, Trung,
Nam. Miền Nam có các giống lúa thơm nổi tiếng như Nàng Thơm Chợ Đào,
Nàng Hương, Tàu Hương,.... Miền Trung nổi tiểng với lúa gié như Gié An Cựu
và lúa thơm. Ở miền Bắc, tập đoàn các giống lúa chất lượng cao khá phong phú,

bao gồm các giống lúa địa phương như: Tám Xoan Hải Hậu, Nàng Xuân .... các
giống lúa cải tiến như: Bắc Thơm số 7, Hương Thơm, Hương Cốm, LT2,....
Trong đó, giống LT2 rất được người dân ưa chuộng và trồng với diện tích khá
lớn, giống được đưa vào khảo nghiệm từ năm 1998 và được bộ Nông nghiệp và
Phát triển Nông thôn cho phép khu vực hóa và công nhận tạm thời năm 2002.
Giống LT2 có thời gian sinh trưởng ngắn (khoảng 130-135 ngày trong vụ xuân,
105-110 ngày trong vụ mùa), năng suất khá (5-5,5 tấn/ha), cơm dẻo, thơm, vị
đậm, thích ứng rộng. Tuy nhiên, giống có nhược điểm là dễ nhiễm bệnh bạc lá.
Hàng năm, bệnh xuất hiện và làm giảm năng suất, chất lượng lúa từ 15 – 30%,
đặc biệt có những năm do điều kiện thời tiết thuận lợi cho bệnh phát triển, có thể
làm giảm năng suất đến 60%, thậm chí mất trắng. Đã có nhiều biện pháp khác
nhau được áp dụng để phòng chống bệnh, trong đó chọn tạo giống kháng bằng
phương pháp truyền thống kết hợp với chỉ thị phân tử được cho là chính xác, hiệu
quả và rút ngắn được thời gian chọn giống.
Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra, đây là
loại vi khuẩn rất đa dạng về thành phần nòi. Theo kết quả nghiên cứu của Bùi
Trọng Thuỷ và cs (2008), đã xác định được 15 Race vi khuẩn bạc lá ở miền Bắc
Việt Nam, những giống lúa chứa các gen Xa7, Xa21 có khả năng kháng được
11/15 Race vi khuẩn chủ yếu, 4 Race vi khuẩn còn lại có độc tính gây bệnh rất
cao nhưng chiếm tỷ lệ thấp (0,2 – 6%). Như vậy, việc sử dụng các dòng đẳng
gen có chứa gen Xa7, Xa21 phục vụ lai nhập gen kháng bạc lá vào các dòng ưu
tú cho các tỉnh miền Bắc là hoàn toàn thích hợp.
Xuất phát từ cơ sở trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá các dòng lai
trở lại được nhập gen kháng bạc lá Xa7 và Xa21 vào giống lúa LT2”.

1


1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Lai nhập gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 và đánh giá một số thế hệ lai

trở lại để chọn tạo ra giống lúa chất lượng cao, kháng bệnh bạc lá cho các tỉnh
phía Bắc Việt Nam.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của đề tài bổ sung thêm cơ sở cho định hướng phát
triển bền vững cây lúa tại Việt Nam.
- Kết quả của đề tài là nguồn tài liệu cung cấp thêm thông tin về phương
pháp chọn tạo giống kết hợp phương pháp truyền thống và phương pháp chỉ thị
phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá ở Việt Nam.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Lai nhập gen kháng bệnh bạc lá vào giống lúa chất lượng LT2, tạo ra
giống lúa chất lượng LT2 mang gen kháng bệnh bạc lá Xa7 và Xa21 nhưng vẫn
giữ được các đặc tính của giống cũ.
- Giống LT2 được nhập gen Xa7, Xa21 là hai gen kháng trội có khả năng
kháng được hầu hết các chủng vi khuẩn Xanthomonas. sp ở miền Bắc Việt Nam.
Giống LT2 kháng bạc lá ra đời sẽ bổ sung vào bộ giống lúa của các tỉnh Đồng Bằng
sông Hồng, làm tăng năng suất và tính ổn định, hạn chế việc sử dụng thuốc hóa học
trong quá trình sản xuất, góp phần sản xuất lúa gạo an toàn, bảo vệ môi trường.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu, đánh giá các thế hệ BC2F1, BC3F1, BC3F2. Các thế hệ
F1, BC1F1 chúng tôi được kế thừa từ kết quả đã tiến hành nghiên cứu ở vụ xuân,
vụ mùa năm 2014 và vụ đông xuân năm 2014-2015.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. ĐẶC ĐIỂM BỆNH BẠC LÁ LÚA
2.1.1. Tính phổ biến và tác hại của bệnh bạc lá lúa
Bệnh bạc lá là một trong những đối tượng gây hại chủ yếu của cây lúa

nước, có phạm vi phân bố rộng ở Châu Á, Châu Đại Dương, Châu Phi, Bắc Mỹ
và vùng Caribe, xuất hiện gây hại ở hầu hết các quốc gia sản xuất lúa nước có
khí hậu nhiệt đới, Á nhiệt đới từ 23o vĩ độ Bắc đến 23o vĩ độ Nam (Ezuka, 2000).
Theo Inoue và Tsuda, hàng năm diện tích nhiễm bệnh bạc lá lúa ở Nhật
Bản từ 600.000 – 800.000 ha, chiếm 23 – 35% tổng diện tích, tỷ lệ giảm năng
suất từ 20 – 25% tương đương với sản lượng 25.000 – 45.000 tấn thóc (Ezuka,
2000). Ở các nước có khí hậu nhiệt đới, bệnh gây hại ở tất cả các giai đoạn sinh
trưởng của cây lúa từ mạ, lúa con gái đẻ nhánh và nhất là giai đoạn lúa làm đòng,
trỗ bông, tỷ lệ giảm năng xuất từ 35 – 60% (Mew, 1987).
Theo Srivastava, ở Ấn Độ bệnh bạc lá làm giảm năng suất lúa từ 16 – 60%, tỷ
lệ giảm cao hay thấp phụ thuộc vào một số yếu tố sau đây; Trên các giống lúa nhiễm,
bệnh phát sinh gây hại giai đoạn lúa làm đòng, trỗ và mưa bão thì tỷ lệ giảm năng
xuất rất cao 60 – 74%, thậm chí là mất trắng. Ngược lại, các giống lúa kháng bệnh,
bệnh phát sinh sớm giai đoạn lúa đẻ nhánh hoặc quá muộn sau trỗ thì tỷ lệ thiệt hại
giảm năng suất rất thấp không đáng kể từ 10- 20% (Mew, 1987). Bệnh bạc lá gây hại
giai đoạn lúa làm đòng, trỗ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tất cả các yếu tố cấu thành
năng suất: Trọng lượng chất khô giảm, bông lúa nhẹ, gẫy, nát, tỷ lệ hạt lép đến 75 –
80%, số hạt trên bông và trọng lượng nghìn hạt đều giảm so với đối chứng. Về chất
lượng: Hạt gạo dễ gãy mủn, màu xám đen, vị đắng, hàm lượng tinh bột và protein đều
giảm so với đối chứng (Verma, 1977).
Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa đã thực sự gây hại từ lâu trên các giống
lúa mùa cũ, nhưng đặc biệt từ những năm 1965-1966 trở lại đây, bệnh thường
xuyên phá hoại nghiêm trọng trên các giống lúa mới nhập nội có năng suất cao ở
vụ Xuân, nhất là vụ Mùa. Mức độ tác hại của bệnh phụ thuộc vào giống, thời
kỳ cây bị bệnh sớm hay muộn và mức độ bị bệnh nặng hay nhẹ. Năm 1970,
trên diện tích lúa mùa cũ cấy giống NN8 bị bệnh ở mức độ 60 - 100%, giảm
năng suất từ 30 - 60%. Theo báo cáo của phòng bệnh cây thì tác hại của bệnh
càng lớn khi mức độ của bệnh càng nặng (Lê Lương Tề, 1986).

3

Điều cần chú ý là mức độ tác hại của bệnh phụ thuộc vào thời kỳ bị bệnh,
nếu cây lúa bị bệnh ngay từ khi đẻ nhánh thì mức độ của bệnh về sau thường rất
nặng, ảnh hưởng rõ rệt hơn tới năng suất, có thể giảm tới 41% năng suất trở
lên (Lê Lương Tề, 1987). Còn theo Phan Đình Phụng (1987), bệnh bạc lá
làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm cây mềm yếu kéo dài thời gian
trỗ, bông bé làm tăng tỷ lệ lép cao, gạo nát và làm tăng cường độ hô hấp. Tác
hại chủ yếu của bệnh là làm cho lá lúa, đặc biệt là lá đòng chóng tàn, nhanh
chóng khô chết, bộ lá xơ xác, ảnh hưởng đến hiệu suất quang hợp, tỷ lệ hạt lép
cao và năng suất giảm sút rõ rệt.
2.1.2. Phương pháp chuẩn đoán bệnh bạc lá lúa
Theo Ezuka and Kaku (2000), có một số phương pháp chuẩn đoán bệnh
bạc lá lúa: Phương pháp giọt dịch chìm của Yoshimurra, A (1963): Cắt ngang
một vài mẩu bệnh dài 5-8 cm phần tiếp giáp giữa mô bệnh và mô khỏe buộc
thành một bó nhỏ nhấn chìm vào trong ống nghiệm chứa nước cất hoặc nước
máy đặt cố định trên giá ống nghiệm, sau vài giờ có thể quan sát thấy các dòng vi
khuẩn màu trắng đục chảy xuống đáy ống nghiệm tạo thành một lớp màng mỏng
màu hơi vàng. Sự hình thành dịch vi khuẩn nhiều hay ít phụ thuộc vào lá bệnh và
nhiệt độ môi trường. Nếu lá bệnh mới, nặng và nhiệt độ môi trường cao 28 –
30oC thì chỉ sau 3-4 giờ quan sát trên bề mặt vết cắt sẽ xuất hiện rất nhiều dòng
vi khuẩn vàng sáng chảy xuống đáy ống nghiệm.
Phương pháp để ấm của Tagami et al. (1957) : cắt 3-4 mẩu lá bệnh dài 5-6
cm đặt trong đĩa petri có chứa giấy lọc ẩm, đậy nắp hộp, sau 4-5 giờ quan sát nếu
đúng là bệnh bạc lá có thể thấy sự xuất hiện các giọt dịch vi khuẩn màu trắng
đục, màu vàng trong ở 2 đầu mẩu lá bệnh.
Phương pháp quan sát bằng kính hiển vi quang học của OTCA (1970): Cắt
một mẩu nhỏ lá bệnh dài 5mm đặt lên lam kính, nhỏ thêm 1-2 giọt nước cất, đạy
lamen để ở nhiệt độ phòng trong vài giờ sau đó quan sát bằng kính hiển vi sẽ có
thể thấy nhiều chấm nhỏ màu vàng rơm nhạt xuất hiện ở hai đầu vết cắt lá bệnh.

2.1.3. Quy luật phát sinh gây hại của bệnh bạc lá lúa
Ở miền Bắc nước ta, bệnh có thể phát sinh, phát triển trên tất cả các vụ
trồng lúa. Vụ chiêm xuân, bệnh thường phát sinh vào tháng 3 - 4. phát triển
mạnh hơn vào tháng 5 - 6 khi mà lúa chiêm xuân trỗ chín, song ở vụ chiêm
xuân mức độ bị bệnh thường nhẹ hơn, tác hại ít nghiêm trọng hơn so với vụ

4


mùa, trừ một số giống lúa cấy muộn, nhiễm bệnh ngay từ khi lúa làm đòng. Ở
vụ mùa, bệnh thường phát sinh và gây hại nặng. Bệnh có thể phát sinh sớm vào
tháng 8, khi lúa làm đòng, trỗ, chín sữa với các trà lúa sớm. Đối với các giống lúa
mẫn cảm, bệnh thường bị rất sớm và khá nặng, giảm năng suất nhiều. Các trà lúa
cấy muộn trỗ vào tháng 10 thường bị bệnh nhẹ hơn, tác hại của bệnh cũng ít hơn.
Nhìn chung, bệnh phát triển mạnh vào giai đoạn cây lúa dễ nhiễm bệnh nhất là lúc
lúa làm đòng và chín sữa.
Bệnh phát sinh, phát triển mạnh và truyền lan nhanh trong điều kiện
nhiệt độ từ 26- 30oC, ẩm độ cao từ 90% trở lên. Nhiệt độ đảm bảo cho bệnh
phát triển, còn ẩm độ có ý nghĩa quyết định đến đến mức độ bệnh, mưa gió lại
tạo điều kiện cho bệnh truyền lan. Vì thế mà bệnh thường phát sinh, phát triển
mạnh vào khoảng tháng 7- 8, do trong thời gian này, những cơn mưa không
những tạo vết thương trên lá mà còn làm cho vi khuẩn sinh sản nhanh, số lượng
keo vi khuẩn hình thành nhiều, tạo điều kiện cho sự xâm nhiễm và truyền lan
nhanh chóng.
Chân đất cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát sinh, phát
triển của bệnh. Những vùng đất màu mỡ, nhiều chất hữu cơ bệnh thường
phát sinh, phát triển mạnh hơn những vùng đất xấu, cằn cỗi. Nơi đất chua, úng
ngập hoặc mực nước sâu, đặc biệt là những vùng đất hẩu, nhiều mùn, ruộng lúa
bị che bởi bóng cây sẽ bị bệnh nặng hơn.
Về yếu tố dinh dưỡng, các dạng đạm vô cơ dễ làm cây lúa nhiễm bệnh

mạnh hơn đạm hữu cơ; phân xanh bón vùi cũng làm cho lúa dễ nhiễm bệnh
hơn bón phân chuồng ủ hoai mục. Ở vụ xuân, có thể bón đạm với số lượng
cao hơn vụ mùa. Bón phân sâu, bón tập trung, bón nặng đầu nhẹ cuối, bón
thúc sớm làm cho cây lúa đẻ nhánh tập trung, đẻ nhanh thì bệnh bạc lá sẽ nhẹ
hơn so với bón phân rải rác và bón muộn. Nếu bón đạm cân đối với lân và kali
thì bệnh nhẹ hơn nhiều so với việc bón phân riêng rẽ và mất cân đối. Tuy
nhiên, với lượng đạm bón 120-150 kg N/ha thì dù có bón thêm lân và kali
cũng không còn tác dụng.
Yếu tố giống: Nhìn chung các giống lúa đang trồng trong sản xuất
hiện nay đều có thể nhiễm bệnh bạc lá nhưng ở các mức độ khác nhau.
Bệnh này cũng rất dễ phát sinh thành dịch, nhất là ở những nơi gieo cấy
giống nhiễm bệnh. Các giống lúa địa phương cũ như Di Hương, Tám

5


Thơm... bị bệnh rất nhẹ, còn các giống lúa mới nhập nội có năng suất cao, thấp
cây, phàm ăn, phiến lá to thì hầu như nhiễm bệnh tương đối nặng như CR203,
DT10..., hay một số giống nhập nội từ Trung Quốc.
2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BỆNH BẠC LÁ LÚA
2.2.1. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa trên thế giới
2.2.1.1. Các nghiên cứu về chọn giống kháng bệnh bạc lá
Ở Nhật Bản bệnh bạc lá gây hại từ năm 1884 nhưng mãi đến năm
1926 cây lúa kháng bệnh bạc lá đầu tiên mới được xác định. Cây lúa kháng bệnh
này được chọn ra từ giống lúa nhiễm bệnh, được đặt tên là Kono 35. Giống này
cung cấp gen chống chịu cho nhiều giống lúa ở Nhật Bản. Từ đấy, nhiều công
trình chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá đã được tiến hành (Khush et al., 1989).
Ở Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế, chương trình chọn giống kháng
bệnh bạc lá đã đạt được nhiều kết quả. Người ta đã đưa ra nhiều dòng,
giống kháng bệnh và chúng được trồng rộng rãi ở Châu Á, cung cấp vật liệu

kháng bệnh bạc lá cho các nước như Philippin, Trung Quốc, Ấn Độ, Nepal,
Bangladesh, Thái Lan, Việt Nam, Indonexia, Malaysia…(Khush et al., 1989).
Ở Trung Quốc, nhiều giống lúa kháng bệnh bạc lá đã được sử dụng trong
chương trình chọn tạo giống từ những năm 70-80 của thế kỷ 20. Các giống lai
với kiểu cây cải tiến, kháng bệnh bạc lá, năng suất cao, phẩm chất tốt đã được
tạo ra. Khi phân tích di truyền tính chống chịu người ta thấy phần lớn các
giống lai được đặt tên chỉ có gen kháng Xa4.
Ấn Độ sử dụng nguồn gen kháng bệnh bạc lá từ các giống IR20, IR22,
IR26… làm bố mẹ cho nhiều cặp lai. Một số giống như IR20 được đưa vào sản
suất đại trà ở Ấn Độ (Khush et al., 1989).
Ở Philippin, Reiking (1918) đã mô tả triệu chứng bệnh bạc lá vi khuẩn
nhưng lại nhầm với bệnh đốm sọc vi khuẩn do Xathomonas oryzicola gây nên,
mãi đến năm1957, hai bệnh này mới được phân biệt với nhau rõ rệt. Giáo sư
Khush cho biết, Philippin và Việt Nam là khu vực sử dụng rộng rãi nhất các
giống kháng bệnh bạc lá của IRRI (ở Philippin có tới 65% khu vực sản suất, ở
Việt Nam trước năm 1975 có khoảng 30% diện tích trồng lúa sử dụng các
giống này), đó là các giống IR20, IR22, IR26, IR8… Ông còn cho biết có trên

6


100 dòng, giống có kiểu gen kháng bệnh được sử dụng vào chương trình chọn
tạo giống kháng bệnh (Khush et al., 1989).
Ở Indonexia, bệnh bạc lá lúa được phát hiện vào năm 1950. Khi nghiên
cứu các triệu chứng héo, Reitsma và Schure gọi tên bệnh là Kresek và xác định
do vi khuẩn X.oryzae gây ra. Năm 1971, Giống Polita 1/1 được tạo ra và được
dùng làm vật liệu cho nhiều cặp lai kháng bệnh bạc lá.
Như vậy, bệnh bạc lá đã lan rộng và gây hại ở tất cả các nước trồng lúa
trên thế giới gồm châu Á, châu Phi và vùng Caribe. Bạc lá lúa là một trong các
bệnh hại nghiêm trọng nhất trên cây lúa. Công tác nghiên cứu phân lập các chủng

nòi vi khuẩn bạc lá được tiến hành thường xuyên tại tất cả các quốc gia nhằm
phát hiện ra các chủng vi khuẩn mới và sự thay đổi độc tính của chúng theo từng
quốc gia và điều kiện ngoại cảnh. Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI đã khẳng
định được tính chuyên hóa ký sinh của vi khuẩn X. Oryzae trên bộ giống chỉ thị
nòi và chia chúng thành 3 nhóm I, II, III tùy theo khả năng gây bệnh của chúng
trên các giống lúa nước. Tại Philippines xác định được 6 nhóm nòi vi khuẩn, tại
Thái lan xác định được 3 nhóm nòi,... Nghiên cứu xác định thành phần các các
chủng nòi sinh lý có ý nghĩa quan trọng trong công các nghiên cứu phòng chống
bệnh bạc lá. Nhiều thành tựu trong nghiên cứu bệnh bạc lá đã được công bố rộng
rãi và được áp dụng hiệu quả trong sản xuất.
2.2.1.2. Các nghiên cứu về gen kháng bệnh bạc lá
Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá lúa
được thực hiện tại Nhật Bản vào đầu thập kỷ 60. Cho đến những năm 80 của
thế kỷ XX, Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế đã xác định bản chất di truyền tính kháng
bệnh là do gen quy định (Mew, 1987). Điều này được khẳng định chắc chắn nhờ vào
những nghiên cứu của các nhà khoa học cùng những kỹ thuật hiện đại. Những gen
kháng chủ lực từ nhiều nguồn tài nguyên di truyền đã được xác định. Cho đến năm
2010, có 33 gen (từ xa1 đến xa33) điều khiển tính kháng bệnh bạc lá ở lúa được
công bố (Wang et al., 2009; Korinsak et al., 2009). Trong số 33 gen kháng bạc lá
có 23 gen trội và 10 gen lặn. Các gen lặn bao gồm xa5, xa8, xa13, xa15, xa19,
xa20, xa24, xa28, xa31 và xa33). Phần lớn các gen này đã được phát hiện từ loài
phụ Indica hoặc từ lúa hoang dại O. longistaminata, O. rufipogon, O. minuta và
O. officinalis, chỉ có một số ít được phát hiện từ loài phụ Japonica (Brar and
Khush, 1997; Lee et al., 2003). Riêng ba gen lặn xa15, xa19 và xa20 được tạo ra
bởi đột biến cảm ứng (Ogawa, 1996; Lee et al., 2003).

7


Tất cả 33 gen kháng bạc lá đều đã được định vị trên nhiễm sắc thể lúa và lập

bản đồ với các chỉ thị phân tử liên kết. Nhiễm sắc thể số 4 chứa hơn một chục gen
kháng bạc lá, trong đó có các gen Xa1, Xa2, Xa12, Xa14, Xa30, xa31. Nhiễm sắc thể
số 11 chứa tới 8 gen kháng: Xa3, Xa4, Xa10, Xa21, Xa22, Xa23, Xa26 và Xa32.
Nhiễm sắc thể số 6 chứa 3 gen kháng: Xa7, Xa27 và Xa33.
Gen Xa7 được phát hiện từ giống lúa DV85 của Viện Lúa Quốc tế
IRRI và được định vị trên nhiễm sắc thể số 6, sau đó được lập bản đồ trên cơ sở
tổ hợp lai IR24xIRBB7 thông qua kỹ thuật AFLP. Tiếp theo, các chỉ thị phân tử
M1, M3 và M4 được xác định có liên kết gần với gen Xa7, trong đó M3 và
M4 nằm cách gen Xa7 với khoảng cách tương ứng là 0,5 và 1,8 cM (Porter et al.,
2003). Một số tác giả Trung Quốc tiến hành lập bản đồ vật lý cho 1 gen ở giống
lúa Zhenhui 084 cùng alen với Xa7 (Zhang et al., 2009). Gen Xa7 biểu hiện tính
kháng rộng đối với nhiều chủng vi khuẩn bạc lá (Cruz et al., 2000). Giống lúa
mang gen kháng Xa7 được thử nghiệm tính kháng bạc lá trong 11 năm (22 vụ)
liên tiếp với 1 chủng vi khuẩn bạc lá. Sau 22 vụ liên tiếp, thành phần quần thể vi
khuẩn thay đổi, trong đó nhóm gây độc tăng lên. Mặc dù vậy, gen Xa7 vẫn tỏ
ra kháng khá hiệu quả đối với vi khuẩn bạc lá, nhất là khi nhiệt độ môi trường
tương đối cao, trong khi các gen kháng khác dường như không chịu sự ảnh
hưởng của nhiệt độ, hoặc giảm tính kháng ở nhiệt độ cao (Webb et al.,
2010). Do vậy gen Xa7 được nhiều nơi sử dụng làm nguồn cho (donor) gen
kháng bạc lá.
Gen Xa21 nằm trên nhiễm sắc thể số 11 và là gen kháng bạc lá đầu tiên
được phân lập và xác định chức năng gen. Gen Xa21 là một thành viên của một
họ đa gen, mã hoá cho 1 protein tương tự kinaza thụ cảm (Song et al., 1995;
Song et al., 1997). Gen Xa21 là gen kháng hiệu quả với nhiều chủng vi khuẩn
bạc lá và được nhiều nơi sử dụng làm nguồn cho gen kháng trong chương trình
chọn tạo giống lúa kháng bạc lá. Gen Xa21 cũng là gen kháng bạc lá đầu tiên
được thiết kế vectơ để biến nạp vào cây lúa. Đến nay, rất nhiều phòng thí
nghiệm trên thế giới đã thu được cây lúa chuyển gen kháng bạc lá Xa21.
2.2.1.3. Các nghiên cứu về các dòng lúa đẳng gen làm chỉ thị
Các dòng chỉ thị gen kháng bệnh bạc lá đã được ký hiệu như sau:

IRRI..(1..n) tương ứng là mang gen kháng bệnh bạc lá Xa..(1…n), còn gen kháng
lặn thì được ký hiệu là xa..(số). Các dòng đẳng gen (Near Isogenic lines-NIL) từ
IRBB1 mang gen Xa1 đến IRBB21 mang gen Xa21 (chữ BB được viết tắt từ
Bacterial Blight) (Ogawa et al, 1991).

8


Trong bộ 12 dòng lúa chuẩn của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế được sử dụng
để xác định các nhóm nòi (nòi) vi khuẩn X.oryzae có giống IR24 không chứa gen
kháng bạc lá, nó luôn luôn được sử dụng làm giống đối chứng chuẩn nhiễm. Các
dòng khác đều chứa các Xa - số thứ tự (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2003),
(Furuya et al., 2003), (Yoshimura et al., 2004).
Bảng 2.1. Danh sách các dòng NILs được sử dụng để phân biệt các
chủng sinh lý vi khuẩn bạc lá
Tên dòng

Gen kháng

Giống cho gen

Giống nhận gen

IRBB1

Xa1

Kogyoku

IR24

IRBB2

Xa1, Xa2

Te-tep

IR24

IRBB3

Xa3

Chugoku 45

IR24

IRBB4

Xa4

IR20

IR24

IRBB5

xa5

IR1545

IR24

IRBB7

Xa7

DV85

IR24

IRBB8

xa8

PI231129

IR24

IRBB10

Xa10

Cas209

IR24

IRBB11

xa11

IR8

IR24

IRBB12

Xa12

Kogyoku

IR24

IRBB13

xa13

BJ1

IR24

IRBB14

Xa14

TN1

IR24

IRBB15

xa15

M41

IR24

IRBB16

Xa16

Te-tep

IR24

IRBB17

Xa17

Asomonori

IR24

IRBB18

Xa18

IR24

IR24

IRBB19

xa19

XM5

IR24

IRBB20

xa20

XM6

IR24

IRBB21

Xa21

O. longistaminata

IR24

IR-BB22

Xa22

O. minuta

IR24

IRBB23

Xa23

O. rufipogon

IR24

IRBB24

xa24

Aus295

IR24

9


Tên dòng

Gen kháng

Giống cho gen

Giống nhận gen

IRBB101

Xa1

Kogyoku

Toyonishiki

IRBB102

Xa1, Xa2

Te-tep

Toyonishiki

IRBB103

Xa3

Chugoku 45

Toyonishiki

IRBB104

Xa4

IR20

Toyonishiki

IRBB105

xa5

IR1545

Toyonishiki

IRBB107

Xa7

DV85

Toyonishiki

IRBB108

xa8

PI231129

Toyonishiki

IRBB110

Xa10

Cas209

Toyonishiki

IRBB111

xa11

IR8

Toyonishiki

IRBB201

Xa1

Kogyoku

Miliang 23

IRBB202

Xa1, Xa2

Te-tep

Miliang 23

IRBB203

Xa3

Chugoku 45

Miliang 23

IRBB204

Xa4

IR20

Miliang 23

IRBB205

xa5

IR1545

Miliang 23

IRBB207

Xa7

DV85

Miliang 23

IRBB208

xa8

PI231129

Miliang 23

IRBB210

Xa10

Cas209

Miliang 23

IRBB211

xa11

IR8

Miliang 23

2.2.2. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam
Ở Việt Nam, bệnh bạc lá được phát hiện vào năm 1954 trên các giống lúa
mùa cũ nhưng không gây thiệt hại nghiêm trọng. Trong những năm gần đây, do
phong trào thâm canh phát triển cùng với việc sử dụng quá nhiều phân bón đặc
biệt là đạm vô cơ và các giống lúa mới chống chịu bệnh kém được trồng trên
diện tích rộng đã làm cho bệnh bạc lá lan rộng và phá hoại nặng ở cả vụ xuân lẫn

vụ mùa.
Theo Phan Hữu Tôn và Bùi Trọng Thủy (2003), trong số 385 mẫu bệnh thu
thập được từ 28 giống lúa ở 11 tỉnh thuộc 5 hệ thống sông: Sông Hồng, sông Lô,
sông Gâm, sông Lam và sông Đà các nhà khoa học đã phân lập được 154 Isolate
vi khuẩn sau đó sử dụng Isolate lây nhiễm trên các dòng đẳng gen và đối chứng là
IR24. Các nhà khoa học đã phân lập được 14 chủng khác nhau ký hiệu kiểu 1, kiểu

10


2A, 2 Á, 3B, 3 Á, 3A, 3B, 4,5A, 5B,6,7,8 và 10. Kiểu 2A (Á, A và B) phổ biến tồn
tại ở hầu hết các vùng trồng lúa chiếm 73,8%, các chủng còn lại tùy từng vùng
sinh thái mà tồn tại hoặc không tồn tại (Phan Hữu Tôn và Bùi Trọng Thủy, 2003).
Trên cơ sở sử dụng 154 Isolate đã thu thập được lây bệnh trên 12 dòng lúa chỉ thị
đẳng gen, các nhà khoa học của Trường ĐH Kyushu, ĐH Kagoshima Nhật Bản
và Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội Việt Nam đã xác định được ở miền Bắc Việt
Nam có ít nhất 4 nhóm nòi (nòi) bao gồm: Nòi 1(HAU 01043), nòi 2 (HAU
02009-2), nòi 3 (HAU 02034-6), nòi 4 (HAU 02037-1). Kết quả nghiên cứu phản
ứng kháng, nhiễm của các dòng lúa chỉ thị đẳng gen đối với 4 nhóm nòi vi khuẩn
X. oryzae miền Bắc Việt Nam (Furuya et al., 2003) cho thấy: Các dòng lúa IRBB
1 (Xa1), IRBB 2 (Xa2), IRBB 10 (Xa10), IRBB 11 (Xa11), IRBB14 (Xa14) và
dòng TN1 (Xa14) đều có phản ứng nhiễm (S) với cả nòi 1, nòi 2, nòi 3 và nòi 4
tương tự như dòng lúa chuẩn nhiễm bệnh bạc lá IR 24 không chứa Xa-gen; Các
dòng lúa IRBB 5 (xa 5) và IRBB 7 (Xa7) có phản ứng kháng (R) với cả nòi 1, nòi
2, nòi 3, nòi 4; Dòng lúa IRBB 21 (Xa21) có phản ứng kháng (R) với nòi 1, nòi
2, nòi 3 nhưng nhiễm nòi 4.
Trong những năm cuối thế kỷ 20 - đầu thế kỷ 21, nước ta nhập nội
nhiều giống lúa lai, lúa thuần từ Trung Quốc. Phần lớn những giống lúa
này mang gen kháng bạc lá Xa14. Ngoài ra, theo GS. Taura và Yoshimura, Đại
học Kuyshu, Nhật Bản về phân bố của 5 gen kháng bệnh trên thế giới (Xa3, Xa4,

xa5, Xa10 và Xa14) cho thấy ở Trung Quốc và Malaixia phần lớn các giống lúa
đều chứa gen Xa14, một gen theo kết quả nghiên cứu của Phan Hữu Tôn và cs.
(2005) bị nhiễm bởi hầu hết các chủng bạc lá ở miền Bắc. Điều này có thể giải
thích tại sao các giống lúa nhập nội từ Trung Quốc vào trồng ở miền Bắc Việt
Nam đều bị nhiễm rất nặng bệnh bạc lá.
Ở đồng bằng sông Cửu Long, các cán bộ nghiên cứu đã sử dụng 10 race
bạc lá lây nhiễm cho 166 mẫu lúa và 25 dòng bố mẹ lúa lai. Kết quả cho thấy có 5
giống lúa địa phương phản ứng tương tự dòng NIL mang gen Xa21, 3 giống tương tự xa5 và 58 giống - tương tự xa13 (Nguyen Thi Pha and Nguyen Thi Lang,
2004). Các nghiên cứu sâu hơn về phản ứng của các dòng NIL đối với vi khuẩn
bạc lá lây nhiễm tự nhiên ngoài đồng ở Cần Thơ cho thấy một bức tranh khác hẳn
các nòi vi khuẩn bạc lá ở miền Bắc: các dòng NIL mang gen xa13 và Xa14 đều bị
nhiễm bệnh; các gen xa5 và Xa7: nhiễm nhẹ; các gen Xa1, Xa3, Xa4, Xa10, Xa11,
Xa21: kháng vừa. Ngoài ra, không có gen đơn nào kháng cao với bệnh bạc lá, chỉ
có tổ hợp nhiều gen kháng Xa4+xa5+xa13+Xa21 (trong IRBB60),

11


Xa4+Xa7+Xa21 (trong IRBB62) và xa5+Xa7+xa13 (trong IRBB63) là kháng khá
cao với vi khuẩn bạc lá (Le Cam Loan et al., 2006) .
Như vậy, hiệu lực của các gen kháng bạc lá đối với các nòi vi khuẩn bạc
lá phân lập ở các vùng khác nhau là không giống nhau - một gen có thể kháng
với nòi bạc lá ở vùng này nhưng lại nhiễm với nòi ở vùng khác. Để tạo ra giống
lúa kháng bền vững với bệnh bạc lá, cần thiết phải quy tụ vài gen kháng hiệu
quả vào 1 giống lúa.
2.3. CHỌN GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỒI GIAO
Mục tiêu chung của công tác chọn giống cây trồng là làm sao chuyển đổi
một gen (một tính trạng) đặc biệt nào đó vào trong một kiểu gen (giống) mong
muốn. Phương pháp hồi giao đã được đề nghị để đáp ứng yêu cầu này. Thông
thường, trong ngân hàng gen cây trồng, nó thường chỉ thể hiện được một phần về

mức độ đa dạng di truyền trong loài của nó. Nhiều gen kháng sâu bệnh hại,
kháng điều kiện đất đai, thời tiết bất lợi có mặt ở các loài hoang dại, có quan hệ
gần với giống cây trồng. Khả năng của phương pháp lai hồi giao đã được thẩm
định trong lịch sử chọn giống. Hiện nay, với phương tiện của marker phân tử
DNA, người ta càng phát triển tiềm năng của hồi giao trong nghiên cứu và ứng
dụng việc du nhập gen từ các loài hoang dại, thẩm định khả năng introgression từ
loài hoang dại sang loài cây trồng (paterson, 1996). Nghiên cứu trên cây lúa,
người ta đã du nhập thành công gen kháng rầy nâu từ lúa hoang Oryza
australiensis vào lúa trồng. Hơn 600 cây BC2F4 đã được phân tích isozyme
(Multani et al., 1994). Sau đó, Ishii và ctv, (1994) đã dùng RFLP để phân tích
giữa dòng introgresion và dòng tục, con lai F2, F3. Kết quả họ đã xá định gen
kháng rầy nâu Bph-10 đối với biotype 3 đã được du nhập từ lúa hoang sang lúa
trồng, gen này định vị trên nhiễm sắc thể 12 liên kết với marker RG457, với
khoảng cách di truyền là 3,68 – 1,92cM.
2.4. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHỈ THỊ PHÂN TỬ VÀ ỨNG DỤNG CỦA
CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN GIỐNG
2.4.1. Khái niệm về chỉ thị phân tử
Chỉ thị phân tử ADN là những chỉ thị có bản chất là đa hình ADN. Nó
có thể là những dòng phân tử ADN được lưu trữ (đoạn ADN đứng riêng hoặc
nằm trong plasmid, thư viện λ, BAC, YAC...) hay dưới dạng thông tin về trình
tự được lưu giữ trong máy tính hay trên mạng internet (ví dụ như trình tự các
mồi SSR, STS, RAPD, AFLP...).

12


Đặc điểm của chỉ thị phân tử ADN:

- Rất nhiều đa hình
- Là đồng trội hoặc trội

- Nhiều chỉ thị phân tử thuộc loại “đơn locus–nhiều alen”
- Không bị ảnh hưởng bởi áp lực môi trường
Chỉ thị phân tử được chia làm 4 loại chính:

- Chỉ thị dựa trên cơ sở lai ADN
- Chỉ thị dựa trên nguyên tắc nhân bội ADN bằng PCR
- Chỉ thị dựa trên cơ sở những chuỗi có trình tự lặp lại. Nhóm chỉ thị
này thực ra cũng dựa trên cơ sở nhân bội ADN nhưng do chúng có bản chất là
chuỗi lặp lại nên có thể xếp vào một nhóm riêng.

- Các chỉ thị phân tử khác
* Đặc điểm của chỉ thị SSR (chỉ thị vi vệ tinh)
Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats) còn gọi là chỉ thị vi vệ tinh
(microsatellite) (Litt and Luty, 1989). Vi vệ tinh là những đoạn ADN lặp lại một
cách có trật tự, gồm những đơn vị lặp lại từ 2- 6 nucleotide, theo kiểu lặp lại
ngắn và vài chục lần. Ví dụ:
NNNNNNN(GA)20-40NNNNNNNNN
NNNNNNN(CAT)16-26NNNNNNNNN
NNNNNNN(TTGG)12-18NNNNNNNNN
Chỉ thị SSR là chỉ thị đồng trội dựa trên các trình tự lặp lại ngắn. Đây
là loại chỉ thị đang được sử dụng nhiều trong lập bản đồ gen, trong nghiên
cứu đa dạng di truyền và chọn giống MAS.
Ưu điểm của chỉ thị SSR là tương đối đơn giản, dễ thực hiện, không tốn
kém. SSR là chỉ thị đồng trội có khả năng phát hiện đa hình rất cao, nhưng quá
trình thiết kế mồi rất tốn kém mà mỗi loại mồi lại chỉ đặc trưng cho một loài. Tuy
nhiên, SSR là một loại marker chính xác và hữu hiệu trong nghiên cứu đa dạng di
truyền, phân loại các giống vật nuôi cây trồng khác nhau trong cùng một loài động
vật hay thực vật. Người ta sử dụng chỉ thị SSR để phân tích hệ gen trong chọn
giống, xây dựng bản đồ liên kết gen, trong chọn lọc tính kháng bệnh, nghiên cứu

13


một số tính trạng liên quan đến năng suất cây trồng, các bệnh hại và sử dụng trong
việc phân định sự sai khác giữa các giống trong cùng một loài phụ do khả năng
cho phép đánh giá mức độ alen thuộc một locut.
2.4.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chỉ thị phân tử, một quy
trình công nghệ chọn giống mới được ra đời, đó là quy trình chọn 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 1 giống khác bằng phương pháp hồi giao liên tục qua
nhiều thế hệ, hoặc chọn lọc cá thể trong quần thể phân ly từ thế hệ F2 đến các thế
hệ tiếp theo. Mỗi gen chính thường chỉ kháng được với 1 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 1 dòng lúa kháng được với 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 được vài gen kháng hiệu quả cao vào “genom đích”.
Bằng phương pháp chọn giống truyền thống, việc đưa gen lặn vào tổ hợp lai,
hoặc du nhập cùng một lúc vài gen mong muốn vào “genom đích” (quy tụ
nhiều gen vào 1 dòng ưu việt) thường gặp rất nhiều khó khăn hoặc đôi khi
không thể thực hiện được (Mohan et al., 1997). Còn đối với quy trình MAS,
thay vì đánh giá kiểu hình các cá thể con lai để chọn ra cá thể mang gen mới du
nhập, người ta xác định các cá thể mang gen mới du nhập một cách gián tiếp,
thông qua chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen đó.
Hầu hết những ứng dụng đã thành công của MAS trong chọn giống là cho
những gen kháng chính. Việc đưa một gen kháng vào một dòng ưu tú bằng chọn
giống truyền thống đòi hỏi mất 10-15 năm và cũng rất phức tạp, tốn nhiều thời
gian, cần điều kiện phòng thí nghiệm tăng cường để dánh giá kiểu hình kháng.
Nó cũng đòi hỏi phải duy trì nguồn bệnh hoặc nguồn vật gây hại trên vật chủ

nếu chúng là những vật ký sinh bắt buộc. Chỉ thị phân tử liên kết chặt sẽ tránh
được những đòi hỏi cho việc thử tính kháng mà vẫn có thể xác định được các cá
thể kháng ngay ở thế hệ sớm của quần thể chọn giống đang phân ly về kiểu hình
tính kháng (Francia et al., 2005).
MAS tỏ ra có hiệu quả đối với các tính trạng đơn giản được điều khiển bởi
một số lượng hạn chế các gen như tính kháng sâu, bệnh (Francia et al., 2005).

14