Đánh giá tính kháng, nhiễm bệnh bạc lá (xanthomonas oryzae pv oryzae) trên một số dòng lúa triển vọng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
------------
 ----------

NGUYỄN THỊ HỒNG

ðÁNH GIÁ TÍNH KHÁNG, NHIỄM BỆNH BẠC LÁ (XANTHOMONAS
ORYZAE PV. ORYZAE) TRÊN MỘT SỐ DÒNG LÚA TRIỂN VỌNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: BẢO VỆ THỰC VẬT
Mã số

: 60.62.10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VŨ ðỨC QUANG

HÀ NỘI - 2010


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ i

LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các
số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
cơng bố trong bất kì cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng các thơng tin trích dẫn trong luận văn
đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, tháng 11 năm 2010

Xác nhận của giáo viên hướng

Tác giả luận văn

dẫn

Nguyễn Thị Hồng


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ ii

LỜI CÁM ƠN
Trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn tốt nghiệp tôi đã
nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô, anh chị, bạn bè và người
thân.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Vũ Đức
Quang, KS. Nguyễn Trịnh Tồn đã nhiệt tình hướng dẫn và tạo điều
kiện để tơi hồn thành Luận văn.
Tơi xin cám ơn các cô chú, các anh chị em cùng bạn bè đồng
nghiệp đang cơng tác tại phịng Sinh học phân tử - Viện Di truyền
Nông nghiệp đã quan tâm và tận tình giúp đỡ tơi.
Tơi xin cám ơn các thầy cô trong Bộ môn Bệnh cây & Nông dược
- Khoa Nông học - Trường Đại học Nông nghiệp I, các anh chị, bạn bè
lớp Cao học Bảo vệ thực vật Khóa 17 và người thân trong gia đình đã
góp ý, động viên, giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn.
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hồng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan

i

Lời cám ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục bảng

v

Danh mục hình

vi

PHẦN 1. MỞ ðẦU

1

1.1.

ðặt vấn ñề

1

1.2.

Mục ñích, yêu cầu của ñề tài

3

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

4

2.1.

Bệnh bạc lá lúa

4

2.2.

Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

6

2.3.

Tính kháng bệnh bạc lá của cây trồng

12

2.4.

Các loại chỉ thị di truyền

17

2.5.

Phương pháp MAS

24

PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

29

3.1.

ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu

29

3.2.

ðối tượng và vật liệu nghiên cứu

29

3.3.

Nội dung nghiên cứu

33

3.4.

Phương pháp nghiên cứu

35

PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1.

39

ðánh giá phổ kháng nhiễm bạc lá của các dòng NILs mang các
đơn gen kháng khác nhau và phân nhóm 20 isolate vi khuẩn bạc
lá

4.2.

39

Khảo sát giá trị kháng của các gen kháng và phối hợp các gen
kháng bạc lá

43

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ iv

4.2.2. Khảo sát giá trị kháng của IRBB54 (xa5+Xa21)

46

4.2.3. Khảo sát giá trị kháng của IRBB55 (xa13+Xa21)

47

4.2.4. Khảo sát giá trị kháng của IRBB59 (xa5+xa13+Xa21)

49

4.2.5. Khảo sát giá trị kháng của IRBB60 (Xa4+xa5+xa13+Xa21)

51

4.2.6. Khảo sát giá trị kháng của IRBB61 (Xa4+xa5+Xa7)

53

4.2.7. Khảo sát giá trị kháng của IRBB62 (Xa4+Xa7+Xa21)

55

4.2.8. Khảo sát giá trị kháng của IRBB63 (xa5+Xa7+xa13)

56

4.2.9. Khảo sát giá trị kháng của IRBB65 (Xa4+Xa7+xa13+Xa21)

58

4.3.

Chọn lọc các dòng lúa bằng một số chỉ thị phân tử liên kết
gen kháng bạc lá

60

4.3.1. Kết quả chọn lọc các dòng thuộc tổ hợp HC x IRBB62

60

4.3.2. Kết quả chọn lọc các dòng thuộc tổ hợp HC x IRBB62

62

4.3.3. Kết quả chọn lọc các dòng thuộc tổ hợp HC x IRBB63

64

4.4.

ðánh giá tính kháng nhiễm bệnh bạc lá của các dòng triển
vọng

66

4.4.1. Kết quả lây nhiễm 10 isolate vi khuẩn đại diện trên các dịng thuộc
tổ hợp lai HC x IRBB62

66

4.4.2. Kết quả lây nhiễm 10 isolate vi khuẩn ñại diện trên các dòng
thuộc tổ hợp lai HC x IRBB63
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

68
70

5.1.

Kết luận

70

5.2.

Kiến nghị

70

TÀI LIỆU THAM KHẢO

71

PHỤ LỤC

75


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ v

DANH MỤC BẢNG
STT

TÊN BẢNG

TRANG

3.1. Danh sách nguồn gốc các dịng NILs mang đơn gen kháng bạc lá

30

3.2. Danh sách hai cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu

31

3.3. Danh sách các isolate vi khuẩn sử dụng trong nghiên cứu

32

4.1a. Phản ứng kháng nhiễm của các dòng NILs mang ñơn gen kháng
với 20 isolate vi khuẩn

40

4.1b. Phản ứng kháng nhiễm của các dịng NILs mang đơn gen kháng
với 20 isolate vi khuẩn

41

4.2. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB52

44

4.3. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB54

46

4.4. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB55

47

4.5. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB59

49

4.6. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB60

51

4.7. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB61

53

4.8. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB62

55

4.9. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB63

57

4.10. Kết quả ñánh giá hiệu lực kháng của IRBB65

58

4.11. Kết quả chọn lọc các dòng mang gen Xa4 trong tổ hợp HC x
IRBB62

61

4.12. Kết quả chọn lọc các dòng mang gen Xa7 trong tổ hợp HC x
IRBB62
4.13. Kết quả chọn lọc các dòng mang gen Xa7 trong tổ hợp HC x IRBB63

63
64

4.14. Kết quả đánh giá kiểu hình kháng, nhiễm của các dịng triển vọng
thuộc tổ hợp lai HC x IRBB62 với 10 isolate vi khuẩn ñại diện

67

4.15. Kết quả ñánh giá kiểu hình kháng nhiễm của các dịng triển vọng

thuộc tổ hợp lai HC x IRBB63 với 10 isolate vi khuẩn ñại diện

68


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ vi

DANH MỤC HÌNH

STT

TÊN HÌNH

TRANG

4.1. Sơ đồ hình cây thể hiện sự phân nhóm 20 isolate vi khuẩn dựa trên
phản ứng kháng nhiễm với các dòng NILs mang ñơn gen kháng

42

4.2. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB52

45

4.3. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB54

46

4.4. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB55

48

4.5. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB59

50

4.6. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB60

52

4.7. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB61

54

4.8. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB62

56

4.9. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB63

58

4.10. Biểu ñồ thể hiện hiệu lực kháng của IRBB65

59

4.11. Ảnh gel kiểm tra sự có mặt gen Xa4 trong kiểu gen của các dòng
con lai thuộc tổ hợp HC x IRBB62

61

4.12. Ảnh gel kiểm tra sự có mặt gen Xa7 trong kiểu gen của các dòng
con lai thuộc tổ hợp HC x IRBB62

63

4.13. Ảnh gel kiểm tra sự có mặt gen Xa7 trong kiểu gen của các dòng
con lai thuộc tổ hợp HC x IRBB63

64


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 1

PHẦN 1. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
Bệnh bạc lá ở lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra là
một trong những bệnh gây thất thoát nghiêm trọng về năng suất và sản lượng
của ngành trồng lúa. Bệnh bạc lá có diện phân bố rộng và tác hại nghiêm
trọng ñối với cây lúa. Bệnh ñược phát hiện ñầu tiên ở Nhật Bản vào năm
1884, sau đó bệnh này được ghi nhận và thơng báo lần lượt từ các vùng trồng
lúa khác nhau của Châu Á, Bắc Úc, Châu Phi và Mỹ. Các nghiên cứu về mức
ñộ thiệt hại chỉ ra rằng, thiệt hại về năng suất biến ñộng rất rộng tùy thuộc vào
giai ñoạn bị nhiễm bệnh, mức ñộ nhiễm của giống, ñiều kiện thời tiết và mơi
trường khi bệnh diễn ra và có thể dao động từ 20 đến 30% thậm chí mất trắng.
ðể giảm thiểu thiệt hại do bệnh gây ra, người ta đã phải sử dụng phương pháp
hóa học. Một lượng lớn thuốc hóa học đã được sử dụng gây ra những tác hại
không nhỏ tới môi trường và sức khỏe con người.
Ngày nay con người ñang hướng tới một nền sản xuất thân thiện với
mơi trường. ðối phó với tình trạng biến đổi khí hậu tồn cầu chỉ có thể bằng

cách hạn chế sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật và tìm phương thức khác để
giải quyết vấn đề sâu bệnh. Bên cạnh những phương pháp phịng trừ mang
tính thân thiện với mơi trường thì phương pháp sử dụng các dịng/giống lúa
kháng bệnh được đánh giá là quan trọng nhất và có tiềm năng nhất. Và cũng
nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cuối thế kỷ 20 - ñầu thế
kỷ 21, ñặc biệt là lĩnh vực công nghệ sinh học thực vật như: nuôi cấy mô tế
bào, sinh học phân tử, chuyển gen…. mà nhân loại ñã ñạt ñược rất nhiều
thành tựu to lớn trong chọn tạo giống cây trồng kháng sâu bệnh, chống chịu
với stress môi trường hay những cây trồng và sản phẩm cây trồng phục vụ
những mục đích riêng của con người. Một trong những phương pháp được coi
là có hiệu quả và đang được ứng dụng rộng rãi tại các phịng nghiên cứu, các


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 2

trung tâm chọn tạo giống cây trồng nói chung và chọn tạo giống lúa nói riêng
là phương pháp chọn tạo giống nhờ sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử (MarkerAssisted Selection – MAS).
ðề tài: “Chọn tạo giống lúa thuần kháng bệnh bạc lá bằng cơng
nghệ chỉ thị phân tử” thuộc chương trình Cơng nghệ Sinh học Nơng nghiệp
giai đoạn 2006 – 2010 đặt mục tiêu, thơng qua phương pháp MAS, chọn tạo
các dịng lúa thuần triển vọng có đặc tính nơng sinh học tốt và mang gen
kháng bạc lá. ðể đảm bảo thành cơng cho mục tiêu cuối cùng là chọn tạo
ñược giống lúa thuần kháng bạc lá, các công việc cần thiết như lây nhiễm
nhân tạo, đánh giá tính kháng/ nhiễm bạc lá... cần ñược tiến hành như một
phần quan trọng của ñề tài. Vì mục đích đó, chúng tơi tiến hành đề tài: “ðánh
giá tính kháng, nhiễm bệnh bạc lá (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) trên
một số dòng lúa triển vọng”.


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 3

1.2. Mục đích, u cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích
Trên cơ sở đánh giá tính kháng nhiễm bệnh bạc lá của một số dòng
NILs mang ñơn hay ña gen kháng, ñưa ra ñịnh hướng cho việc quy tụ các gen
kháng hữu hiệu cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bạc lá.
Trên cơ sở ñánh giá tính kháng nhiễm bệnh bạc lá của một số dịng lúa
thu được qua phép lai chuyển gen kháng, tuyển chọn ra các dịng có tính
kháng cao để tiếp tục chọn lọc thành các dòng triển vọng và giống lúa thuần
kháng bạc lá cho vùng ñồng bằng Bắc Bộ.
1.2.2. Yêu cầu
ðánh giá hiệu lực kháng và phổ kháng của một số dịng NILs mang
đơn gen kháng với các nịi vi khuẩn thu thập ñược.
ðánh giá hiệu lực kháng của một số dòng NILs mang hai hay nhiều
hơn các gen kháng bạc lá hữu hiệu.
ðánh giá tính kháng của các dịng chọn lọc ñược bằng MAS.


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 4

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
2.1. Bệnh bạc lá lúa
2.1.1. Triệu chứng
Bệnh bạc lá lúa phát sinh phá hoại suốt thời kỳ mạ đến khi lúa chín,
nhưng có triệu chứng điển hình là thời kỳ lúa cấy trên ruộng từ sau khi ñẻ
nhánh - trỗ - chín sữa.
Triệu chứng trên mạ khơng đặc trưng nên dễ nhầm lẫn với các hiện
tượng khơ đầu lá do sinh lý. Vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mép lá, đầu
lá với những vệt có ñộ dài ngắn khác nhau, ban ñầu có màu xanh vàng sau đó
chuyển nâu bạc rồi khơ xác.

Trên lúa cấy, triệu chứng bệnh thể hiện rõ rệt hơn, tuy nhiên có thể biến
đổi ít nhiều tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Vết bệnh từ mép lá, ñầu
lá lan dần vào trong phiến lá hoặc kéo dài theo gân chính; nhưng cũng có vết
bệnh từ ngay giữa phiến lá lan rộng ra. Vết bệnh lan rộng theo đường gợn
sóng màu vàng; mơ bệnh ban đầu xanh tái, vàng lục, nâu bạc rồi khô xác.
Theo kết quả nghiên cứu của Bộ mơn Bệnh cây, Trường ðại học Nơng
nghiệp I, có hai loại hình triệu chứng của bệnh bạc lá lúa là: bạc lá gợn vàng
và bạc lá tái xanh [11]. Loại hình bạc lá gợn vàng phổ biến trên hầu hết các
giống và các mùa vụ; cịn loại hình bạc lá tái xanh thường chỉ thấy xuất hiện
trên một số giống lúa, ñặc biệt ñối với các giống lúa ngắn ngày, chịu phân,
phiến lá to, thế lá đứng, ví dụ như giống T1, X1, NN27….. Ngoài ra, theo kết
quả nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, khi vi khuẩn xâm
nhập vào cây lúa qua rễ và gốc, cây có thể biểu hiện ngay triệu trứng Kresek:
lá và tồn bộ cây lúa bị héo. ðơi khi lá bệnh của giống lúa dễ nhiễm bệnh có
màu nhạt. Lá già có vẻ bình thường và có màu xanh, lá non có màu vàng
trắng đồng đều hoặc vàng hoặc sọc vàng pha xanh [10].


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 5

Thông thường, ranh giới giữa mơ bệnh và mơ khoẻ được phân biệt rõ
ràng, có giới hạn theo đường gợn sóng màu vàng hoặc khơng vàng, có khi chỉ
là một đường viền màu nâu đứt qng hay khơng đứt qng. Trong điều kiện
nhiệt độ, ẩm ñộ cao, trên bề mặt vết bệnh dễ xuất hiện những giọt dịch vi
khuẩn hình trịn nhỏ, có màu vàng, khi keo đặc có màu nâu hổ phách.
2.1.2. Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh
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 ñộ bị bệnh thường nhẹ hơn, tác hại ít nghiêm trọng hơn so với vụ

mùa, trừ một số giống lúa cấy muộn, nhiễm bệnh ngay từ khi lúa làm địng.
Bệnh bạc lá lúa thường phát sinh và gây tác hại lớn trong vụ mùa. Bệnh
có thể phát sinh sớm vào tháng 8, khi lúa làm địng, trỗ, chín sữa với các trà
lúa sớm. ðối 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 ñoạn cây lúa dễ nhiễm bệnh nhất là lúc lúa làm địng và chín sữa.
Bệnh phát sinh, phát triển mạnh và truyền lan nhanh trong ñiều kiện
nhiệt ñộ từ 26- 30oC, ẩm ñộ cao từ 90% trở lên. Nhiệt độ đảm bảo cho bệnh
phát triển, cịn ẩm ñộ có ý nghĩa quyết ñịnh ñến ñến mức ñộ 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 khơng
những tạo vết thương trên lá mà cịn 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 ñến sự phát sinh,
phát triển của bệnh. Những vùng ñất màu mỡ, nhiều chất hữu cơ bệnh thường
phát sinh, phát triển mạnh hơn những vùng ñất xấu, cằn cỗi. Nơi ñất chua,


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 6

úng ngập hoặc mực nước sâu, ñặc biệt là những vùng ñất hẩu, nhiều mùn,
ruộng lúa bị che bởi bóng cây sẽ bị bệnh nặng hơn.
Về yếu tố dinh dưỡng, các dạng đạm vơ cơ dễ làm cây lúa nhiễm bệnh
mạnh hơn ñạm 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 ñạm cân ñối 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 khơng cịn 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 ñộ khác nhau. Bệnh này
cũng rất dễ phát sinh thành dịch, nhất là ở những nơi gieo cấy giống nhiễm
bệnh [9]. Các giống lúa ñịa phương cũ như Di Hương, Tám Thơm... bị bệnh
rất nhẹ, cịn các giống lúa mới nhập nội có năng suất cao, thấp cây, phàm ăn,
phiến lá to thì hầu như nhiễm bệnh tương ñối nặng như CR203, DT10..., hay
một số giống nhập nội từ Trung Quốc.
2.2. Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa
2.2.1. Vị trí phân loại
Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa trước đây có tên là Pseudomonas oryzae,
về sau Downson ñổi tên lại là Xanthomonas oryzae pv. oryzae Downson.
Dựa theo hệ thống phân loại của Bergey (1939) và Gorlenco (1966) thì
lồi Xanthomonas oryzae thuộc chi Xanthomonas, họ Pseusomonadaceae, bộ
Eubacteriales, lớp Schizomycetes (Eubacteria). Tuy nhiên hệ thống phân loại
này cịn có nhiều tiêu chí chưa được nghiên cứu ñầy ñủ nên hệ thống chưa có
ñược sự thống nhất toàn diện.


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 7

Trong những năm gần đây, phân loại vi khuẩn hiện ñại dựa trên các
nghiên cứu và phân tích trực tiếp cấu trúc ADN. Các cá thể, các isolate khác
nhau nhưng cùng một lồi sẽ có cấu trúc di truyền tương tự nhau. Các nghiên
cứu ñã chỉ ra rằng, hàm lượng các nucleotit (nu) G+C ñặc trưng cho mỗi lồi
và được sử dụng làm 1 trong những chỉ tiêu phân loại. Theo đó, các kết quả
nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng G+C của những loài trong chi Erwinia
là 50-54%; Corynebacterium: 54-55%; Pseudomonas: 58-63%; còn ở

Xanthomonas là 63-69% [12].
2.2.2. ðặc điểm hình thái, đặc điểm hố sinh
Vi khuẩn Xanthomonas orryzae pv. oryzae có dạng hình gậy, hai đầu
hơi trịn, có một lơng roi ở một đầu, kích thước 1- 2 x 0.5- 0.9 µm.
Trên mơi trường nhân tạo, khuẩn lạc của vi khuẩn có dạng hình trịn,
màu vàng sáp, rìa nhẵn, bề mặt khuẩn lạc ướt, háo khí, nhuộm gram âm. Vi
khuẩn khơng có khả năng phân giải nitrat, khơng dịch hố gelatin, khơng tạo
NH3, indol, nhưng tạo H2S, tạo khí nhưng khơng tạo axit trong mơi trường có
đường. Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng là từ 26-30oC, nhiệt ñộ
tối thiểu 0-5 oC, nhiệt ñộ làm vi khuẩn chết là 53 oC. Vi khuẩn có thể sống
trong phạm vi pH khá rộng từ 5.7-8.5, thích hợp nhất là pH 6.8-7.2.
2.2.3. ðặc điểm truyền lan và bảo tồn
Vi khuẩn xâm nhập có tính chất thụ động, có thể xâm nhập qua thuỷ
khổng, khí khổng ở trên chóp lá, mép lá, đặc biệt qua vết thương cơ giới. Khi
tiếp xúc với bề mặt có màng nước, vi khuẩn dễ dàng di ñộng, xâm nhập vào
bên trong và theo các bó mạch lan rộng đi. Trong ñiều kiện mưa ẩm, thích
hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, trên bề mặt vết bệnh tiết ra những giọt
dịch vi khuẩn. Thông qua sự va chạm giữa các lá lúa, bệnh có thể truyền lan.
Tuy bệnh bạc lá có cự ly truyền lan hẹp song cịn tuỳ thuộc vào ñiều kiện mưa
bão xảy ra vào cuối vụ chiêm và trong vụ mùa mà bệnh có thể truyền lan tới
phạm vi khơng gian tương đối rộng.


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 8

Về nguồn bảo tồn của bệnh, có nhiều ý kiến khác nhau được đưa ra.
Các tác giả Nhật Bản cho rằng, nguồn bệnh tồn tại chủ yếu trên một số cỏ dại
họ hoà thảo. Một số tác giả Trung Quốc lại cho rằng nguồn bệnh chủ yếu của
bệnh là trên hạt giống. Còn ở Việt Nam, theo nghiên cứu của bộ môn Bệnh
cây, trường ðại học Nơng nghiệp I đã kết luận: nguồn bệnh bạc lá tồn tại ở

hạt giống và tàn dư cây bệnh là chủ yếu. Ngồi ra nó cũng bảo tồn ở dạng
viên keo trên các cây cỏ dại như: cỏ lồng vực, cỏ mơi, cỏ lá tre, cỏ tranh, cỏ
gừng bị, cỏ gà nước... [11].
2.2.4. ðặc ñiểm di truyền liên quan ñến tính gây bệnh
Trong hệ thống phân loại, Xanthomonas bao gồm 3 loài là
Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xanthomonas axonopodis pv. citri,
Xanthomonas campestis pv. campestris. Bộ genom của Xanthomonas oryzae
pv. oryzae có chiều dài xấp xỉ 5 triệu bp (4.940.217 bp), trong đó thành phần
G+C chiếm 63.72% và vùng mã hố protein chiếm tới 84.12% [22]. Về đặc
tính gây bệnh của vi khuẩn, các nghiên cứu chỉ ra rằng có liên quan đến 3
nhóm gen là: nhóm hrp, avr và hrpX .

- Nhóm gen hrp mã hố cho hệ thống các enzyme tiết, có chức năng chuyển
các protein thụ thể vào tế bào cây chủ. Ở Xanthomonas oryzae pv. oryzae,
nhóm này bao gồm 27 gen khác nhau.
- Nhóm gen avr đóng vai trị quyết định sự đặc hiệu ký sinh - ký chủ. Chúng
mã hoá ra các yếu tố tạo nên ñộc lực của vi khuẩn, giúp vi khuẩn ký sinh, gây
bệnh. Xanthomonas oryzae pv. oryzae bao gồm 17 bản copy các thành viên
của họ gen avrBs3/pth, một kiểu avr gene chính, được định vị trên 7 vùng
khác nhau của bộ genom.
- Nhóm gen HrpX: Ở cả 3 lồi thì sự biểu hiện của nhóm gen hrp và avr đều
phụ thuộc vào sản phẩm của gen hrpG và hrpX. Một vài gen HrpX có sự đồng
nhất về trình tự (TTCGC…N15…TTCGC), người ta đặt tên cho nó là đoạn


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 9

PIP box. Vì vậy PIP box là ñặc ñiểm ñể phân loại các gen HrpX. Ở lồi Xoo,
các nghiên cứu đã tìm thấy có 37 bản copy hồn chỉnh hoặc gần hồn chỉnh
của đoạn PIP box trong vùng khởi ñầu phiên mã của các gen, 5 trong số các

gen đó nằm trong vùng của nhóm gen hrp, cịn lại thì nằm rải rác khắp bộ
genom của vi khuẩn.
Họ gen avrBs2 có ở cả 3 lồi, họ gen avrBs1 chỉ tìm thấy ở
Xanthomonas campestis pv. campestris, cịn họ gen avrBs3/pth xuất hiện phổ
biến ở lồi Xanthomonas oryzae pv. oryzae [21]. Ở lồi Xanthomonas
axonopodis pv. citri thì những gen avr đều nằm trên plasmid. Cịn ở lồi
Xanthomonas oryzae pv. oryzae có 1 gen là thuộc họ gen avrBs2 cịn lại đa số
thuộc họ gen avrBs3 và nằm trong cấu trúc genom của vi khuẩn. Ví dụ như
Avrxa5 thuộc nhóm AvrBs3, AvrXa7 cũng là một thành viên của họ gen
avrBs3. AvrXa7 có đặc trưng là chứa trình tự lặp ở vùng trung tâm. ðoạn sợi
kép của AvrXa7 rất giàu trình tự T. Nếu xảy ra đột biến ở vùng kết thúc có
chứa trình tự CCC thì AvrXa7 sẽ trở thành avrXa7 (tức là gen gây ñộc).
AvrXa21 muốn hoạt động được địi hỏi sự có mặt của các gen raxA, raxB,
raxC, những gen mã hoá cho các thành phần của hệ thống bài tiết. Trong khi
đó với lồi Xanthomonas campestris pv.campestris thì AvrXa21 chỉ hoạt động
khi có gen raxA và raxST, mã hoá ra enzym sulfotransferase. Sự biểu hiện của
các gen rax lại phụ thuộc vào mật ñộ chủng quần cũng như các gen rax chức
năng khác.
2.2.5. Các chủng sinh lý
Vi khuẩn bạc lá rất phong phú và ña dạng về thành phần nịi. Các
nghiên cứu để phân chia các nịi thành các chủng sinh lý đều dựa trên ñộc tính
gây bệnh của chúng trên các giống lúa khác nhau. Tuy nhiên, mỗi quốc gia lại
gieo trồng các giống khác nhau vì thế để phân nhóm và so sánh các chủng
sinh lý giữa các quốc gia, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế
(IRRI) và Nhật Bản xây dựng nên hệ thống các dòng lúa phục vụ cho mục


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 10

đích này. Hệ thống này bao gồm các dịng NILs được tạo ra dựa vào việc lai

chuyển các gen kháng vào nền gen của 3 giống IR24, Toyonishiki và Milyang
23 [23].
Bảng 2.1. Danh sách các dòng NILs sử dụng cho
nghiên cứu bệnh bạc lá
Tên dòng

Gen kháng

Giống cho gen

Giống nhận gen

IR-BB1

Xa1

Kogyoku

IR24

IR-BB2

Xa1,Xa2

Te-tep

IR24

IR-BB3

Xa3

Chugoku 45

IR24

IR-BB4

Xa4

IR20

IR24

IR-BB5

xa5

IR1545

IR24

IR-BB7

Xa7

DV85

IR24

IR-BB8

xa8

PI231129

IR24

IR-BB10

Xa10

Cas209

IR24

IR-BB11

xa11

IR8

IR24

IR-BB12

Xa12

Kogyoku

IR24

IR-BB13

xa13

BJ1

IR24

IR-BB14

Xa14

TN1

IR24

IR-BB15

xa15

M41

IR24

IR-BB16

Xa16

Te-tep

IR24

IR-BB17

Xa17

Asomonori

IR24

IR-BB18

Xa18

IR24

IR24

IR-BB19

xa19

XM5

IR24

IR-BB20

xa20

XM6

IR24

IR-BB21

Xa21

O. longistaminata

IR24

IR-BB22

Xa22

O. minuta

IR24

IR-BB23

Xa23

O. rufipogon

IR24

IR-BB24

xa24

Aus295

IR24

IR-BB101

Xa1

Kogyoku

Toyonishiki


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 11

IR-BB102

Xa1, Xa2

Te-tep

Toyonishiki

IR-BB103

Xa3

Chugoku 45

Toyonishiki

IR-BB104

Xa4

IR20

Toyonishiki

IR-BB105

xa5

IR1545

Toyonishiki

IR-BB107

Xa7

DV85

Toyonishiki

IR-BB108

xa8

PI231129

Toyonishiki

IR-BB110

Xa10

Cas209

Toyonishiki

IR-BB111

xa11

IR8

Toyonishiki

IR-BB201

Xa1

Kogyoku

Miliang 23

IR-BB202

Xa1,Xa2

Te-tep

Miliang 23

IR-BB203

Xa3

Chugoku 45

Miliang 23

IR-BB204

Xa4

IR20

Miliang 23

IR-BB205

xa5

IR1545

Miliang 23

IR-BB207

Xa7

DV85

Miliang 23

IR-BB208

xa8

PI231129

Miliang 23

IR-BB210

Xa10

Cas209

Miliang 23

IR-BB211

xa11

IR8

Miliang 23

(nguồn: />
Ở Nhật, có rất nhiều hệ thống phân loại nhóm nịi, nhưng theo hệ thống
của Noda and Ohuchi năm 1989 thì các chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae
pv. oryzae phân thành 7 nhóm dựa vào khả năng gây bệnh trên các giống lúa
khác nhau, Philippin có sáu nhóm (nhóm I – nhóm VI)….
Cịn ở Việt Nam, nghiên cứu thành phần nòi vi khuẩn cũng ñã ñược tác
giả Lê Lương Tề và Tạ Minh Sơn thực hiện năm 1987, dựa trên 8 dòng chỉ thị
mang các gen kháng Xa2; Xa3; Xa4; xa5; Xa7; Xa10; Xa11; Xa14. Các tác
giả phân các nịi thành 10 nhóm (nhóm I - nhóm X). Theo những nghiên cứu
gần đây của Bùi Trọng Thuỷ dựa trên 11 dòng chỉ thị mang các gen kháng
Xa1, Xa2; Xa3; Xa4; xa5; Xa7; Xa10; Xa11; Xa12, Xa14, Xa21 thì thành
phần nịi đã lên đến con số 13 [2]. Theo kết quả nghiên cứu của Cục Bảo vệ
Thực vật về sự ña dạng di truyền một số chủng vi khuẩn gây bệnh ở miền Bắc


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp ............ 12

bằng cặp mồi XOR đặc hiệu cho thấy 47 chủng phân lập ñược phân chia
thành 13 nhóm nịi [3]. ðiều đó chứng tỏ thành phần các chủng nòi sinh thái ở
miền Bắc Việt Nam rất ña dạng và phong phú.
2.3. Tính kháng bệnh bạc lá của cây trồng
2.3.1. Thuyết gen ñối gen
Vào khoảng những năm 1940, Harold H. Flor đã tiến hành một thí
nghiệm nhằm tìm hiểu cách thức kháng bệnh ở cây trồng. Ơng cho lây nhiễm
nhân tạo rất nhiều các chủng nấm gây bệnh gỉ sắt trên số lượng lớn các giống

lanh khác nhau rồi ñánh giá phản ứng của cây trồng với bệnh theo các mức:
miễn dịch, kháng, kháng trung bình và nhiễm. Tiếp theo ơng cịn cho lai các
giống lanh với nhau và lai các chủng nấm với nhau, rồi tiếp tục lây nhiễm để
tìm hiểu sự tương tác giữa ký sinh và ký chủ. Qua thu thập, xử lý kết quả Flor
đã kết luận rằng cả tính kháng ở cây trồng cũng như tính gây bệnh ở ký sinh
đều có tính di truyền. Ơng cũng phát biểu rằng, cho dù cây trồng có chứa tác
nhân kháng thì nó cũng chỉ kháng được nếu tác nhân gây bệnh tấn cơng vào
chúng có tác nhân đặc biệt (nay gọi là gen khơng ñộc). Flor cũng nhận ñịnh
rằng, trong hầu hết trường hợp ông quan sát, gen kháng ở trạng thái trội sẽ
không bị nhiễm bệnh và gen ñộc ở trạng thái trội sẽ khơng độc (Flor sử dụng
thuật ngữ “factor” thay vì “gene”) [26].
Dựa trên các kết quả của Flor, các nhà khoa học sau này ñã ñưa ra
thuyết “gen ñối gen” ñược phát biểu như sau: cứ mỗi một gen R quy định tính
kháng ở giống cây ký chủ thì có một gen a quy định tính độc ở nịi ký sinh,
khơng trước thì sau gen độc a tương ứng này sẽ vượt qua được gen kháng R
dẫn đến tình trạng nhiễm bệnh. ðồng thời, cứ mỗi một gen kháng R ở giống
cây ký chủ cũng sẽ có một gen A tương ứng ở ký sinh để kích hoạt cây ký chủ
hình thành các phản ứng tự vệ chống lại gen A đó dẫn đến tình trạng khơng
nhiễm bệnh.


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 13

Từ kiểu gen của cây ký chủ và kiểu gen của ký sinh ta có thể dự đốn
được tính kháng nhiễm như sau:
Kiểu gen cây ký chủ

RR hoặc Rr

rr

Kiểu gen ký sinh
AA hoặc Aa
Kháng
Nhiễm
Aa
Nhiễm
Nhiễm
Theo nghiên cứu của Flor, hầu hết các gen kháng đều có tính trội. Một
giống cây trồng mà trong hệ gen của chúng chứa những gen có chức năng mã
hóa tạo ra những phân tử tiếp nhận giúp cho ký chủ nhận biết được ký sinh
tấn cơng vào, từ đó phát động các phản ứng tự vệ khác nhau ñể chống lại ký
sinh thì giống đó được gọi là có gen kháng (R).
Người ta phân chia gen kháng theo chức năng của chúng: gen kháng
tạo ra các phân tử tiếp nhận chất cảm ứng của ký sinh; gen kháng trực tiếp
tổng hợp ra các enzym để khử hoặc oxi hóa độc tố của ký sinh; gen kháng tạo
ra các chất ức chế sự phát triển của ký sinh (mã hóa tạo ra protein có trình tự
các axit amin tương đồng với protein vỏ của virut…)
ðối với ký sinh, chủng ký sinh nào có thể gây hại được trên một giống
cây ký chủ có gen kháng R thì trong hệ genom của chủng đó phải có ít nhất
một gen độc a có thể vượt qua được gen R, khi đó gen độc a ñược coi là gen
ñộc tương ứng với gen kháng R.
Cơ chế hoạt ñộng của gen ñộc: gen ñộc tổng hợp ra các enzym phân
giải vách tế bào của ký chủ, enzym thủy phân các hợp chất dinh dưỡng, tổng
hợp ra các ñộc tố, tổng hợp ra các hoocmon sinh trưởng…. Ngồi ra, gen độc
khơng tạo ra các chất cảm ứng mà cây trồng có thể tiếp nhận được, vì thế
khơng có cơ chế kháng nào được phát động, kết quả cây trồng bị nhiễm bệnh.