định vị các gen kháng rầy nâu bph4 và bph6 trên nhiễm sắc thể lúa

ĐỊNH VỊ CÁC GEN KHÁNG RẦY NÂU BPH4 VÀ
BPH6 TRÊN NHIỄM SẮC THỂ LÚA

Lưu Thị Ngọc Huyền, Vũ Đức Quang
Viện Di truyền Nông nghiệp, Từ Liêm, Hà Nội
Thiều Văn Đường
Trường Cao đẳng Sư phạm Cần Thơ, Cần Thơ

MỞ ĐẦU

Rầy nâu là côn trùng gây hại lớn nhất đối với cây lúa ở
nước ta cũng như các nước trồng lúa khác. Sử dụng giống
lúa kháng rầy là biện pháp quan trọng được các nhà chọn
giống quan tâm. Việc sử dụng giống kháng một mặt làm
giảm thiệt hại năng suất, tiết kiệm chi phí phòng trừ, mặt
khác hạn chế được việc dùng thuốc hoá học gây ô nhiễm
môi trường và góp phần ổn định môi trường sinh thái. Do
vậy việc chọn tạo nhanh chóng những giống lúa vừa có
năng suất cao, chất lượng tốt, lại mang nhiều gen kháng là
công việc được quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở
nhiều quốc gia khác. Với sự phát triển mạnh mẽ của công
nghệ chỉ thị phân tử, các nhà chọn giống bắt đầu quan tâm
nhiều hơn tới vấn đề “chọn giống nhờ chỉ thị phân tử”
(Marker-assisted selection) với ý đồ sử dụng các chỉ thị
phân tử liên kết với các gen mong muốn trong chọn tạo
giống mới. Như vậy việc tìm các chỉ thị phân tử liên kết
gần với gen quan tâm và lập bản đồ các gen đó trên nhiễm
sắc thể mang ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn sâu sắc.

Đối với đặc tính kháng rầy, đến nay người ta đã tìm được
khoảng trên 10 gen kháng chính (major genes) và một số

gen kháng phụ khác (minor genes hay QTLs) dựa vào sự
khảo sát phản ứng của các giống lúa đối với các biotype rầy
nâu cũng như các thí nghiệm phân tích di truyền và lập bản
đồ phân tử (Sidhu and Khush, 1978; Ikeda, 1985; Ishii et
al., 1994; Lưu Thị Ngọc Huyền và ctv, 2001). Trong công
trình trước (Thiều Văn Đường và ctv, 2000) đã xác định
các gen kháng rầy nâu bph4 ở dòng lúa DG5 và Bph6 ở
dòng lúa GC9 kháng khá hiệu quả đối với quần thể rầy nâu
ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Cho
đến nay vẫn chưa có công trình nào xác định xem gen Bph6
nằm trên nhiễm sắc thể nào. Còn việc định vị gen bph4 trên
nhiễm sắc thể thì lại không có sự thống nhất giữa các nhà
khoa học: gen bph4 nằm trên nhiễm sắc thể số 4 qua phân
tích di truyền (Sidhu and Khush, 1978), hoặc trên nhiễm
sắc thể số 6 dựa theo phương pháp chỉ thị phân tử
(Kawaguchi et al, 2001).

Công trình này được đặt ra với mục đích định vị các gen
bph4 và Bph6 trên nhiễm sắc thể của lúa, sử dụng kỹ thuật
chỉ thị phân tử vi vệ tinh (SSR).

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Vật liệu

- DG5: dòng lúa kháng rầy nâu mang gen kháng bph4;
GC9: dòng lúa kháng rầy nâu mang gen kháng Bph6; TN1:
giống lúa nhiễm rầy nâu.

- Quần thể F2 và F3 từ 2 tổ hợp lai TN1xDG5 và

TN1xGC9.

- Mồi SSR đặt từ hãng Genset của Mỹ.

- Hoá chất nhuộm bạc của hãng Promega.

- Các vật liệu hóa chất khác sử dụng trong nghiên cứu được
mua từ các hãng Sigma, Biorad (Mỹ), Pharmacia (Thụy
điển), Boehringer (Đức).

Phương pháp

- ADN của TN1, DG5, GC9 và các cá thể F2 được tách và
tinh sạch theo phương pháp CTAB (Phòng Thí nghiệm Di
truyền học, Trường ĐHTH Ghent, Bỉ).

- Kiểu gen kháng nhiễm rầy nâu của các cá thể F2 (kháng
đồng hợp, nhiễm đồng hợp và dị hợp) được xác định dựa
theo kết quả thử rầy trên các họ F3.

- Phân tích thể phân ly nhóm theo Michelmore và ctv
(1991).

- Kỹ thuật SSR được thực hiện theo phương pháp của
Phòng thí nghiệm Khoa học Thực vật và Thổ nhưỡng,
Trường ĐHTH Texas Tech, Hoa Kỳ.

- Sản phẩm phản ứng PCR được điện di trên gel
polyacrylamide 4,5%. Phát hiện băng ADN bằng phương
pháp nhuộm bạc.

- Các dữ liệu kiểu gen kháng nhiễm rầy được kết hợp với
dữ liệu SSR để phân tích nhóm liên kết và lập bản đồ phân
tử theo chương trình MapMaker.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1. Phân tích thể phân ly nhóm

a/ Quần thể TN1xDG5

Từ thí nghiệm sử dụng 108 chỉ thị SSR để đánh giá đa dạng
di truyền của 6 dòng, giống lúa trong công trình trước
(Thiều Văn Đường và ctv, 2001), chúng tôi chọn ra được
50 chỉ thị SSR (bảng 1) được xác định là cho đa hình SSR
giữa TN1 và DG5 để sử dụng trong thí nghiệm xác định
nhóm liên kết của gen bph4. Phương pháp phân tích thể
phân ly nhóm (BSA) kết hợp với phương pháp phân tích
SSR được áp dụng. Từ thí nghiệm đánh giá tính kháng rầy
ở các họ F3, chúng tôi suy ra các kiểu gen kháng đồng hợp,
nhiễm đồng hợp và dị hợp đối với từng cá thể F2. Từ đó
chọn ra 20 cây kháng đồng hợp và 20 cây nhiễm đồng hợp.
Tiếp theo, 40 cây này (gồm 20 cây nhiễm hoàn toàn và 20
cây kháng hoàn toàn) được sử dụng để lập thành hai nhóm
kháng hoàn toàn R1, R2 và hai nhóm nhiễm hoàn toàn S1,
S2. Sau đó, ADN của TN1, DG5 và 4 nhóm này đã được
làm phản ứng PCR với 50 cặp mồi SSR, chạy gel
polyacrylamide và nhuộm bạc. Kết quả phân tích thể phân
ly nhóm với 50 cặp mồi SSR cho thấy chỉ có 1 số chỉ thị
SSR trên nhiễm sắc thể số 4 như RM335, RM261, RM185,

RM273... dường như có liên kết với lôcut gen bph4 (2
nhóm kháng có băng ADN gần tương tự như DG5, còn 2
nhóm nhiễm có băng ADN gần tương tự như TN1). Còn tất
cả các chỉ thị còn lại trên các nhiễm sắc thể khác đều không