Đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể nấm magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa ở miền bắc và miền trung việt nam bằng chỉ thị SSR

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HÀ THỊ LOAN

ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NẤM
MAGNAPORTHE ORYZAE GÂY BỆNH ĐẠO ÔN TRÊN LÚA Ở MIỀN BẮC
VÀ MIỀN TRUNG VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ SSR

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HÀ THỊ LOAN

ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NẤM
MAGNAPORTHE ORYZAE GÂY BỆNH ĐẠO ÔN TRÊN LÚA Ở MIỀN BẮC
VÀ MIỀN TRUNG VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ SSR

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 8420101.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. HOÀNG THỊ GIANG
2. TS. LÊ QUỲNH MAI

HÀ NỘI - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan tất cả những số liệu, thông tin và kết quả nghiên cứu trong
luận văn này là trung thực, khách quan, chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học
vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được
cám ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 5 tháng 12 năm 2018
Tác giả luận văn

Hà Thị Loan

i


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi đã nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ
quý báu của các thầy cơ giáo, các cán bộ tại Phịng thí nghiệm liên kết quốc tế
Nghiên cứu chức năng gen, công nghệ sinh học thực vật và sự tương tác với vi sinh
vật(LMI RICE-2), Viện Di truyền Nông nghiệp.
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng
Thị Giang, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và dành nhiều thời gian
giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu tại Phịng
thí nghiệm LMI RICE-2 - Viện Di truyền Nơng nghiệp để hồn thành luận văn.
Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Quỳnh Mai, giảng
viên Bộ mơnHóa sinh và Sinh học phân tử của trường Đại học Khoa học tự nhiên
Hà Nội. Cô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và sự giúp đỡ quý báu trong suốt quá

trình tôi học tập tại trường.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sâu sắc ThSLê Thị Liễu - nghiên cứu viên
tại Viện di truyền Nơng nghiệp đã chỉ dẫn tận tình cho tôi từ những bước đi cơ bản
trong nghiên cứu tại Viện. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới cô Elisabeth
Fournier và bác Henri Adreit – hai chuyên gia từ Pháp đã hỗ trợ nhóm nghiên cứu
về kĩ thuậtchuyên môn sâu trong nghiên cứu quần thểsuốt quá trình thực hiện đề tài
này.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn tới tất cả các nghiên cứu viên, kĩ thuật viên, đồng
nghiệp tại Phịng thí nghiệm Việt Pháp LMI RICE-2 - Viện Di truyền Nơng nghiệp
và gia đình đã ln ủng hộ và giúp đỡ để tơi có thể hồn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 5 tháng 12 năm 2018
Học viên

Hà Thị Loan

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................3
1.1. Bệnh đạo ôn hại lúa do nấm M. oryzae gây ra .....................................................3
1.1.1. Giới thiệu về nấm M. oryzae gây bệnh đạo ôn ............................................................ 3
1.1.2. Triệu chứng, điều kiện phát sinh và phát triển bệnh.................................................... 5

1.1.3. Cơ chế tương tác giữa nấm M. oryzae và cây lúa ........................................................ 6
1.1.4. Tình hình bệnh đạo ơn hại lúa ở Việt Nam và trên thế giới........................................ 7
1.2. Các kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền của quần thể nấm M. oryzae .............9
1.2.1. Những nghiên cứu trong nước....................................................................................... 9
1.2.2. Những nghiên cứu ở nước ngồi ................................................................................. 11
1.3. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn ...........................14
1.3.1. Chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn bằng chỉ thị phân tử ................................... 14
1.3.2. Sử dụng QTL trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn..................................... 16
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................18
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................18
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ......................................................................18
2.3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................18
2.4. Các phương pháp được nghiên cứu....................................................................18
2.4.1. Thu thập mẫu bệnh và phân lập chủng nấm đạo ôn gây bệnh trên lúa tại một số
tỉnh miền Bắc và miền Trung ................................................................................................. 18
2.4.1.1. Phương pháp thu thập mẫu bệnh .............................................................18
2.4.1.2. Phương pháp phân lập mẫu bệnh ............................................................19
2.4.2. Đánh giá đa dạng di truyền các dịng nấm đạo ơn bằng chỉ thị SSR ....................... 20

iii


2.4.2.2. Phương pháp PCR .....................................................................................21
2.4.2.3. Phương pháp điện di ..................................................................................24
2.4.3. Phân tích kết quả ........................................................................................................... 25
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................26
3.1. Kết quả thu thập mẫu bệnh và phân lập nấm đạo ôn M. oryzaegây bệnh trên lúa
...................................................................................................................................26
3.1.1. Kết quả thu thập mẫu lúa bị bệnh đạo ôn ................................................................... 26
3. 1.2. Kết quả phân lập nấm đạo ôn M. oryzae gây bệnh trên lúa ..................................... 30

3.2. Kết quả tách chiếtDNA và kiểm định các chủng nấm đạo ônM. oryzae đã phân
lập bằng chỉ thị phân tử .............................................................................................32
3.2.1. Kết quả tách chiết DNA của các chủng phân lập ...................................................... 32
3.2.2. Kết quả kiểm định các chủng phân lập bằng chỉ thị phân tử .................................... 34
3.3. Kết quả giải trình tự và xây dựng cây phân loại di truyền quần thể nấm
Magnaporthe oryzae .................................................................................................35
3.3.1. Kết quả giải trình tự sản phẩm phản ứng PCR với SSR ........................................... 35
3.3.2. Cây phân loại di truyền và mức độ đa dạng di truyền của quần thể nấm
Magnaporthe oryzae ............................................................................................................... 40
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................47
Kết luận .....................................................................................................................47
Kiến nghị ...................................................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................49

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần môi trường bột gạo…………………………………… 20
Bảng 2.2. Thành phần môi trường lỏng để nuôi nấm tách DNA ..............................20
Bảng 2.3. Danh sách các cặp mồi SSR được sử dụng trong nghiên cứu ..................23
Bảng 2.4. Thành phần của một phản ứng PCR 5 µl .................................................24
Bảng 3.1. Danh sách các mẫu bệnh được thu thập trong nghiên cứu......................27
Bảng 3.2. Kết quả giải trình tự sản phẩm PCR (bp) với 11 cặp mồi SSR của 58
chủng nấm............................................................................................................... 36
Bảng 3.3. Số locus đa hình thu được từ 58 chủng nấm đạo ơn phân tích với 11 chỉ
thị SSR.......................................................................................................................39

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Vịng đời của nấm đạo ơn Magnaporthe oryzae .........................................4
Hình 1.2. Triệu chứng vết bệnh đạo ơn trên cây lúa ...................................................5
Hình 3.1. Quá trình thu thập mẫu bệnh trên đồng ruộng ..........................................30
Hình 3.2. Q trình ni cấy mẫu bệnh cho hình thành bào tử nấm ........................31
Hình 3.3. Q trình phân lập bào tử đơn và ni cấy ...............................................32
Hình 3.4. Kết quả điện di DNA tổng số của một số chủng nấm đạo ơn ...................33
Hình 3.5. Kết quả PCR một số chủng phân lập bằng cặp mồi ITS5/ITS4................34
Hình 3.6. Cây phân loại di truyền theo tên chủng của 57 chủng nấm đạo ơn nghiên cứu ....45
Hình 3.7. Cây phân loại theo tên giống lúa ký chủ của 57 chủng nấm đạo ôn nghiên cứu ...45

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Thuật ngữ tiếng anh

AFLP

Amplified Fragment Length Polymorphism

Arv
BGPI

Avirulence
Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite

CIRAD
ĐBSCL

The French Agricultural Reseach Centre for international
Development
Đồng bằng sông Cửu Long

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

DNA

Deoxyribonucleic acid

ETI

Effector triggered immunity

MAS

Marker assisted selection

PAMP

Pathogen associated molecular pattern

PCR

Polymerase Chain Reaction

PTI

PAMP - Triggered immunity

QTL

Quantitative trait locus

R

Resistance

RAPD
Rep-PCR

Random Amplified Polymorphic DNA
Repetitive Sequence-based PCR

RFLP

Restriction Fragment Length Polymorphism

SSR

Simple Sequence RepeateshayMicrosatellite

ITS

Internal Transcribed Spacer

vii


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Bệnh đạo ôn do một loại nấm sợi có tên khoa học chung là Magnaporthe
oryzae (M. oryzae) gây ra,là một trong những bệnh gây hại chính, ngày càng trở nên
nghiêm trọng đối với sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới. Khi dịch bệnh
xảy ra có thể gây hại và làm giảm năng suất từ 35-50% tổng sản lượng lương thực của
thế giới. Hiện nay, ở Việt Nam bệnh đạo ôn đã gây hạiở cả 8 vùng sinh thái nông
nghiệp, đặc biệt ở Đồng bằng sơng Hồng với khí hậu ẩm nhiệt đới càng làm tăng khả
năng phát triển nấm bệnh [42].
Để phòng trừ bệnh đạo ơn, biện pháp chính được áp dụng hiện nay là sử
dụng thuốc hóa học, tuy nhiên biện pháp này chưa thực sự mang lại hiệu quả khi
bùng phát dịch bệnh.Hơn nữa cịn gây ơ nhiễm mơi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe
con người và tăng khả năng kháng thuốc của nấm bệnh. Phát triển các giống lúa
kháng bệnh được coi là định hướng an toàn và hiệu quả nhất để kiểm sốt bệnh đạo
ơn trên lúa. Các gen kháng (R) được đưa vào giống lúa có năng suất cao nhưng dễ
bị nhiễm bệnh bằng phương pháp lai tạo. Tuy nhiên, hầu hết các giống kháng chỉ có
hiệu lực trong vịng 2-3 năm do nấm hình thành những chủng gây bệnh mới có độc
tính cao [12, 30]. Ngun nhân được xác định là do các tác nhân gây bệnh tiến hóa
nhanh chóng và làm vơ hiệu hóa các gen kháng ở thực vật[37, 57]. Muốn chọn tạo
giống có tính kháng bền vững cần phải liên hệ chặt chẽ với nghiên cứu về đặc tính
di truyền của quần thể tác nhân gây bệnh. Chính vì vậy, việc hiểu biết về mức độ đa
dạng di truyền và sự tiến hóa của quần thể nấm M. oryzae trong một vùng sinh thái
cụ thể rất cần thiết cho chương trình chọn tạo giống lúa kháng đạo ôn hiệu quả và
bền vững. Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi thực hiện đề tài “Đánh giá sự đa
dạng di truyền của quần thể nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa
ở miền Bắc và miền Trung Việt Nam bằng chỉ thị SSR”.

Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp mức độ đa dạng di truyền của quần thể tác
nhân gây bệnh, qua đó là cơ sở cho việc xây dựng chương trình chọn tạo giống lúa
kháng bệnh đạo ôn hiệu quả và bền vững. Đề tài góp phần chuẩn hóa và hồn thiện
1


quy trình kỹ thuật về nghiên cứu quần thể nấm bệnh đạo ôn ở Việt Nam. Kết quả
của đề tài sẽ góp phần định hướng để phát triển chiến lược kiểm sốt bệnh đạo ơn
lúa hiệu quả hơn.

2


Chương 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Bệnh đạo ôn hại lúa do nấm M. oryzae gây ra
1.1.1. Giới thiệu về nấm M.oryzae gây bệnh đạo ôn
Lúa (Oryzae sativa L.) là cây trồng đóng vai trị quan trọng trong nền an ninh
lương thực tồn cầu. Tuy nhiên, sản xuất lúa gạo ln bị đe dọa bởi các dịch bệnh
nguy hiểm, trong đó có bệnh đạo ơn do nấm M. oryzae gây ra. Ở Việt Nam, bệnh
đạo ôn là một trong những bệnh gây hại chính và ngày càng trở nên nghiêm trọng
đối với nền nông nghiệp sản xuất lúa gạo, làm giảm tới 20% tổng sản lượng lúa gạo
hàng năm [40]. Bệnh được phát hiện lần đầu tiên ở Italia năm 1560, sau đó là ở Trung
Quốc năm 1637, Nhật Bản năm 1760, Mỹ năm 1906, Ấn Độ năm 1913… Ở Việt Nam,
bệnh được Vincens phát hiện vào năm 1921 ở Nam Bộ, năm 1951 Rogen đã xác định
sự xuất hiện và gây hại của bệnh ở vùng Bắc Bộ [9].
Nấm M. Oryzae ngồi tấn cơng cây lúa, cịn tấn cơng các loại cây trồng khác
hoặc cỏ dại thuộc họ hòa thảo Poaceae: nấm M. oryzae là lồi đa kí chủ, bao gồm
nhiều phân dịng (lineage) đặc hiệu lồi kí chủ và phân rẽ di truyền [15, 17, 55].
Nấm có thể gây nhiễm trên lá, thân, nốt thân và cổ bông bằng các công cụ xâm
nhiễm như bào tử, giác bám và cọc xâm nhiễm để tấn công tế bào của cây lúa nhằm

lấy chất dinh dưỡng cho sự tồn tại và phát triển của chúng [23].
Nấm M. oryzae thường sinh ra các cụm cành từ 3-5 bào tử. Bào tử phân sinh
hình quả lê hoặc hình nụ sen phía dưới phình to, phía trên hơi nhọn, thường có 2-3
vách ngăn ngang, bào tử khơng màu kích thước trung bình của bào tử nấm 19-23 x
10-12 µm [4, 8]. Cơ quan sinh trưởng của nấm M. oryzae là sợi nấm không màu đa
bào, phân nhiều nhánh, sống kí sinh trong mơ thực vật. Cành bào tử phân sinh hình
trụ, đa bào khơng phân nhánh, đầu cành thon và hơi gấp khúc, thường mọc thành
chùm ở khí khổng, có 2-4 vách ngăn ngang, mang một hay nhiều bào tử phân sinh
(1-20 bào tử). Cành bào tử phân sinh là cơ quan sinh ra bào tử vơ tính tạo thành một
lớp mốc mịn màu xám trên bề mặt vết bệnh ở lá, ở cổ bông và đốt thân.[1].

3


Vịng đời của nấm đạo ơn được thể hiện trong Hình 1.1. Nấm đạo ơn bắt đầu
chu kì xâm nhiễm khi bào tử đơn tiếp xúc với bề mặt của cây chủ. Bào tử đơn gắn
vào phần kị nước của lớp biểu bì và nảy mầm, tạo ra một ống mầm nhỏ, phần này
sau đó sẽ tạo thành móc trước khi phân tách thành giác bám. Quá trình xâm nhập
bắt đầu xảy ra khi giác bám trưởng thành tạo thành một cái “chốt” trương phồng lên
tạo ra áp suất giúp nó có khả năng đâm xuyên qua bề mặt vật chủ. Sự tổn thương
xảy ra trong khoảng 72 đến 96 giờ sau khi xâm nhiễm và sự hình thành bào tử xảy
ra trong điều kiện ẩm, có sương [45].

Hình 1.1Vịng đời của nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae [45]
Đến nay, bộ gen của nấm đạo ôn M. oryzae đã được giải trình tự đầy đủ do
nhóm nghiên cứu của [19], có 11.109 gen được dự đốn với kích thước khoảng 3,5
kb cho mỗi gen trong hệ genome của nấm M. oryzae. Các nghiên cứu trước đây cho
thấy nấm đạo ôn M. oryzae có mức độ đa dạng di truyền cao và khả năng tiến hóa
nhanh chóng trong tự nhiên. M. oryzae có thể thích nghi với các gen kháng mới và
áp lực chọn lọc trong vòng vài năm sau khi bùng phát [18, 24]. Sự thích nghi của

nấm thường liên quan đến các đột biến và tái tổ hợp di truyền thúc đẩy q trình
tiến hóa trong quần thể nấm đạo ôn và làm vô hiệu hóa các gen kháng của thực vật
[37, 57].

4


1.1.2. Triệu chứng, điều kiện phát sinh và phát triển bệnh

Triệu chứng
Các triệu chứng của bệnh đạo ôn trên lúa bao gồm các tổn thương có thể tìm
thấy ở hầu hết các bộ phận của cây như: lá, cổ lá, cổ bơng, bơng, gié, hạt (Hình 1.2).
Trên bề mặt vết bệnh đều có thể hình thành bào tử trơng giống như lớp mốc xám
hoặc màu ánh bạc [53].

Hình 1.2.Triệu chứng vết bệnh đạo ôn trên cây lúa
A: đạo ôn trên lá, B: đạo ôn cổ lá, C: đạo ôn cổ bông, D: đạo ôn trên hạt
+ Trên lá: Lúc đầu vết bệnh chỉ nhỏ như đầu mũi kim, màu xám xanh, sau
chuyển sang màu nâu, rồi lan rộng dần ra thành hình thoi, xung quanh màu nâu
đậm, giữa màu xám trắng. Nếu nặng, nhiều vết liên kết lại với nhau tạo thành mảng
lớn, có thể làm lá bị khơ cháy, cây lúa lụi tàn, gây thất thu năng suất nghiêm trọng.
+ Trên cổ lá: Vết bệnh hình khum theo chiều cong giữa cổ lá và phiến lá, từ
cổ lá vết bệnh sẽ lan ra bẹ lá và phiến lá làm cho lá lúa bị khô lụi và gãy gục. Nấm
sản sinh ra các bào tử ngay trên các tổn thương này.
+ Trên cổ bông và bông: Gây thiệt hại nghiêm trọng nhất, trên cổ bông và gié
lúa ban đầu xuất hiện các đốm nhỏ sau lan ra theo chiều dài làm cả đoạn cổ bơng có
màu nâu xám, khơ tóp. Làm cho bơng nhỏ, có nhiều hạt lép lửng, dễ gãy, gié dễ gãy
rụng làm giảm năng suất, giảm chất lượng hạt gạo.
+ Trên hạt: Các vết bệnh không đặc trưng về hình dạng, màu nâu đen hoặc
xám. Nấm có thể kí sinh cả ở vỏ trấu và bên trong hạt, làm hạt lúa bị lép, nếu bị

5


bệnh sớm, hạt lúa có thể bị lép hồn tồn. Hạt giống bị bệnh là nguồn truyền bệnh
sang vụ khác.
Điều kiện phát sinh và phát triển bệnh
Nấm đạo ôn sinh trưởng thích hợp ở nhiệt độ 25-28oC và độ ẩm khơng khí là
93% trở lên, bào tử nảy mầm tốt nhất ở nhiệt độ 24-28oC, và có giọt nước. Ở điều
kiện thời tiết âm u trong vụ lúa đông xuân, độ ẩm khơng khí bão hồ thuận lợi nhất
cho nấm bệnh phát sinh, dễ xâm nhập vào cây. Ngoài ra, với biên độ nhiệt ngày và
đêm chênh lệch nhau cũng làm gia tăng sự phát triển nấm bệnh.Một số nguyên nhân
khác có thể từ giống lúa, đặc tính của giống lúa nhiễm bệnh (giống mẫn cảm) cũng
là điều kiện cho bệnh phát sinh và dễ dàng lây lan trên diện rộng làm bùng phát dịch
bệnh [8].
1.1.3. Cơ chế tương tác giữa nấm M.oryzae và cây lúa
Bệnh đạo ôn do nấm M. oryzae gây ra là một ví dụ điển hình về loại tác nhân
gây bệnh có khả năng tiến hóa nhanh, là sinh vật mơ hình được quan tâm nghiên
cứu trong bệnh lý thực vật [2, 52].
Nghiên cứu di truyền ở mức độ phân tử về bệnh ở thực vật, theo các nghiên
cứu của [21, 22, 36] cho thấy hệ thống miễn dịch bẩm sinh của thực vật có hai lớp.
Lớp đầu tiên được điều chỉnh bởi các thụ thể ngoại bào, màng tế bào hoặc các thụ
thể nhận dạng mẫu (pattern recognition receptors: PRRs). Khi tác nhân gây bệnh
thâm nhập vào thành tế bào, các thụ thể ngoại bào sẽ nhận ra các mẫu phân tử của
mầm bệnh (PAMPs: pathogen-associated molecular patterns). PRRs kích hoạt phản
ứng miễn dịch yếu gọi là PTI (PAMP - Triggered immunity) làm ức chế sự xâm
nhiễm của mầm bệnh. Tuy nhiên, tác nhân gây bệnh đã phát triển các effector (chất
hiệu ứng) nhằm né tránh và ngăn chặn các PTI. Do vậy, thực vật tiếp tục khởi động
phản ứng miễn dịch thứ hai được kích hoạt bởi tác nhân (ETI -Effector-triggered
immunity). Khi đó, các protein của gen kháng bệnh (R) là các thụ thể (receptor)

trong tế bào ở cây sẽ kích hoạt ETI và sẽ ngăn chặn sự xâm nhiễm của mầm bệnh.
Phản ứng miễn dịch loại này diễn ra nhanh chóng, gây đáp ứng miễn dịch mạnh mẽ,
thường được gắn kết với phản ứng siêu nhạy cảm (hypersensitive reaction: HR) [21,

6


22, 36]. Ở nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae, đến nay đã có 15 loại tác nhân gây
bệnh đã được xác định, bao gồm 9 tác nhân Avr (PWL1, PWL2, AvrPi-ta, AvrPiz-t,
Avr-Pia, AvrPii, Avr-Pik/km/kp, Avr1-CO39, and ACE1) và 6 tác nhân mới được
xác định là các protein: BAS1, BAS2, BAS3, BAS4, Slp1 và MC69 [35]. Theo
[54], ở lúa đã có hơn 100 gen kháng đạo ôn R được xác định, trong đó có 35 gen đã
được nhân dịng.
Sự tương tác giữa gen R của cây và gen Avr của tác nhân gây bệnh rất đặc
hiệu nên một chủng gây bệnh cụ thể (mang gen Avr cụ thể) có thể lây nhiễm bệnh
cho một tập hợp các giống cây trồng (không mang gen kháng R tương ứng) [43].
Đây là mối tương tác gen-đối-gen, cụ thể các gen kháng R của cây mã hóa cho
receptor giúp nhận diện các phân tử tác nhân effectordo các gen Avr mã hóa được
tạo ra từ tác nhân gây bệnh. Khi đó làm khởi động phản ứng phòng thủ ở cây ký
chủ, giúp ngăn chặn sự tấn công của tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, các gen Avr của
tác nhân gây bệnh có thể biến đổi để né tránh sự kiểm sốt của các gen R thơng qua
sự đột biến hoặc tái tổ hợp loại bỏ các gen Avr tương ứng. Bên cạnh đó, cây cũng
có thể đáp ứng với tác nhân gây bệnh bằng cách thay đổi gen kháng R nhằm nhận
diện được các gen Avr mới. Do vậy, sự đồng tiến hóa của gen kháng R và gen gây
bệnh luôn tiếp diễn trong tự nhiên [26].
1.1.4.Tình hình bệnh đạo ơn hại lúa ở Việt Nam và trên thế giới
Tình hình bệnh đạo ơn hại lúa ở Việt Nam
Ở Việt Nam, bệnh đạo ôn đã xuất hiện ở cả ba miền: Bắc, Trung, Nam. Do
điều kiện khí hậu thời tiết nước ta nóng ẩm mưa nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho
nấm đạo ôn phát triển. Và kết hợp thêm việc lạm dụng thuốc hóa học trong cơng tác

phịng trừ càng làm cho dịch bệnh thêm nghiêm trọng, khó kiểm sốt.
Theo thống kê của Cục Bảo vệ thực vật, vụ đơng xn 2003-2004 tổng diện
tích lúa bị nhiễm đạo ôn ở miền Bắc là 202.998 ha, trong đó diện tích bị nhiễm đạo
ơn lá là 178.147 ha (diện tích bị nặng là 4.348 ha), diện tích bị nhiễm đạo ôn cổ bông
là 24.752 ha. Hầu hết các giống phổ biến trong sản xuất đều bị nhiễm đạo ôn với mức
độ khác nhau: Khang dân18, Q5, Bắc thơm, VN10, DT10, DT11 v.v. Đồng bằng sông

7


Cửu Long (ĐBSCL) là vùng trồng lúa lớn nhất Việt Nam, khi bị nhiễm bệnh đạo ôn
thiệt hại cho năng suất lúa ước tính giảm tới 20%. Một vài năm trở lại đây, trước những
biến đổi bất lợi của điều kiện ngoại cảnh bệnh đạo ơn có nguy cơ bùng phát trên diện
rộng và có thể phát triển thành dịch nếu không được phát hiện kịp thời, hầu hết các
giống chất lượng đang trồng phổ biến (OM149, OMCS2000) đều bị nhiễm đạo ôn với
các mức độ khác nhau. Trong vụ đông xuân 2005-2006, bệnh gây thiệt hại lớn ở hầu
hết các địa phương (An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ) trên giống lúa OM1490, thiệt hại
cho năng suất ước tính giảm từ 20-80%[7]. Trong những năm gần đây, bệnh đạo ôn
thường xuất hiện gây hại lúa ở nước ta. Năm 2011, diện tích nhiễm bệnh đạo ơn lá
là 243.803ha trong đó diện tích nhiễm nặng là 5234ha, diện tích nhiễm bệnh đạo ơn
cổ bơng là 51681ha trong đó diện tích nhiễm nặng là 653ha. Vụ xuân 2012, diện
tích nhiễm bệnh đạo ơn lá là 133.459,62ha trong đó diện tích nhiễm nặng là 5.218,4
ha, diện tích nhiễm bệnh đạo ơn cổ bơng là 32.584,5ha trong diện tích nhiễm nặng
là 746,4ha (Cục Bảo vệ thực vật, 2011).
Như vậy, bệnh đạo ôn thường xuyên xảy ra với mức độ gây hại ngày càng
nặng, trên nhiều vùng trồng lúa khắp cả nước. Đặc biệt ở những nơi diễn biến thời
tiết phức tạp, thuận lợi cho bệnh đạo ôn phát sinh, phát triển, gây hại và lây lan trên
diện rộng. Ở hầu hết các giống thương mại, các giống có năng suất và chất lượng
gạo ngon đều bị nhiễm bệnh với mức độ thiệt hại khác nhau.
Tình hình bệnh đạo ơn hại lúa trên thế giới

Trong các stress sinh học, bệnh đạo ôn trên lúa do nấm M. oryzae gây ra là
một trong những mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với nền an ninh lương thực thế
giới. Theo ước tính đến năm 2030, sản xuất lúa gạo phải tăng sản lượng hơn 40% để
đáp ứng nhu cầu của dân số toàn cầu [27]. Theo ước tính, với sản lượng lúa gạo bị
thiệt hại do nấm đạo ơn gây ra (10-30%) có thể đủ để ni sống khoảng 60 triệu
người trên thế giới mỗi năm [44].
Ở Trung Quốc, trong vịng 30 năm qua đã có hơn 3 vụ dịch bệnh đạo ôn
bùng phát, thiệt hại khoảng 2,5 triệu tấn mỗi vụ. Ở một số nước sản xuất lúa gạo,
ước tính dịch đạo ơn bùng phát với mức độ thiệt hại lên tới trên 50% ở Ấn Độ,

8


42,5% ở Nhật Bản và Indonesia là 70% tổng sản lượng [54]. Tại Nhật Bản, mặc dù
đã áp dụng biện pháp trồng các giống địa phương mang nhiều gen kháng đạo ơn
nhưng do sự xuất hiện những chủng mới có độc lực mạnh nên năng suất lúa gạo bị
giảm đáng kể từ 20-100%. Theo New Strait Times (2012), tại Malaysia có gần
1.000ha lúa ở bang Kedah bị ảnh hưởng bởi dịch nấm đạo ôn. Mức độ ảnh hưởng
đã giảm xuống trong năm 2004, nhưng sau đó bị tăng trở lại trong năm 2009. Đến
năm 2011, có 30 ha ruộng lúa ở bang này đã bị thiệt hại nặng nề ngay trong thời kì
lúa mới gieo trồng [39].
Mặc dù cây lúa là vật chủ của nấm đạo ôn, nhưng theo nhiều nghiên cứu đã
chỉ ra rằng, nấm M. oryzae cịn có thể lây nhiễm sang các loại cây ngũ cốc khác và
là tác nhân gây ra bệnh đạo ôn ở lúa mì–bệnh lần đầu tiên được báo cáo năm 1985
tại Paran của Brazil. Tháng 3 năm 2016, dịch bệnh đạo ôn trên lúa mì đã xuất hiện ở
Bangladesh và phá hủy hơn 15.000 ha lúa mì. Bệnh đã tái phát trong năm 2017 và
hiện đang đe dọa nền sản xuất lúa mì trên khắp Nam Á [38].
1.2. Các kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền của quần thể nấm M.oryzae
1.2.1. Những nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, bệnh đạo ôn thường xuyên xảy ra và gây khó khăn, thiệt hại

cho ngành trồng lúa. Nhưng cho đến nay chỉ có một số ít nghiên cứu về di truyền
quần thể M. oryzae được thực hiện. Hiểu biết về cơ chế kháng của cây lúa, cũng
như mức độ đa dạng di truyền của quần thể nấm M. oryzae trong một khu vực địa lý
cụ thể là rất quan trọng.
[32] đã sử dụng kỹ thuậtDNA fingerprinting xác định được 5 phân dòng đặc
hữu với tổng số 15 nhóm di truyền từ 78 chủng thu thập tại hai tỉnh thuộc ĐBSHlà
Thái Bình và Hà Tây và ba tỉnh Long An, Tiền Giang và Hậu Giang thuộc ĐBSCL.
Trong số 5 nhóm di truyền thì có 4 nhóm đặc thù cho vùng ĐBSH và chỉ có một nhóm
di truyền được phát hiện ở ĐBSCL, nhưng khơng tìm thấy nhóm di truyền nào chung
cho cả hai vùng đồng bằng. Hơn nữa, khơng có mối liên hệ nào được tìm thấy giữa các
nhóm di truyền và khả năng gây bệnh khi thử nghiệm trên các dòng lúa đẳng gen sử

9


dụng trong nghiên cứu này. Sự khác biệt này có thể do sự khác nhau giữa các giống lúa
và điều kiện khí hậu ở hai vùng.
Năm 2006, nhóm nghiên cứu của [42] đã sử dụng 160 chỉ thị AFLP để
nghiên cứu mức độ đa dạng và tính gây bệnh của 123 mẫu nấm đạo ôn thu thập tại
nhiều tỉnh thuộc ĐBSH. Kết quả cho thấy quần thể nấm đạo ôn tại ĐBSH rất đa
dạng về di truyền, gồm ít nhất 7 nhóm, đại diện các nhóm có tính gây bệnh khác
nhau trên các giống chỉ thị mang gen kháng. Các quần thể nấm phân lập trên các
giống lúa nếp (nhóm japonica) khác với quần thể nấm phân lập trên các giống lúa tẻ
(nhóm indica).
Lần đầu tiên ứng dụng kĩ thuật Rep-PCR tại Việt Nam để phân tích mức độ
đa dạng di truyền của các mẫu nấm đạo ôn được thu thập tại ĐBSH. Nhóm của [2]
chỉ ra rằng phân tích Rep-PCR chứng tỏ quần thể nấm đạo ôn tại khu vực ĐBSH rất
đa dạng về di truyền giống như các công bố trước đây. Nghiên cứu này đã xác định
được 8 chủng sinh lý nấm M. oryzae và khơng có mối liên hệ rõ rệt giữa các cụm
nấm được xác định bởi Rep-PCR với nguồn gốc địa lý, đặc điểm màu sắc tản nấm

và chủng nấm.
Ngoài ra, theo như [31] đã nghiên cứu về mức độ đa dạng di truyền của quần
thể nấm đạo ôn ở đồng bằng sông Mê Kông. Bằng kỹ thuật Rep-PCR với bộ mồi
Pot2 đặc hiệu nấm đạo ôn, kết quả chỉ ra rằng quần thể nấm đạo ôn tại đây cũng rất
đa dạng và đang tiến hóa nhanh chóng. Sử dụng kỹ thuật RFLP với dò đa locus,ở
nghiên cứu của [33] cho thấy quần thể nấm đạo ôn ở ĐBSH đa dạng hơn và khác
với quần thể nấm đạo ôn ở đồng bằng Sông Mê Kông. Tuy nhiên, cả hai nghiên cứu
này đều cho thấy khơng có mối liên quan rõ rệt giữa các nhóm nấm được xác định
dựa trên kết quả phản ứng với bộ giống chỉ thị của Nhật Bản [31, 33].
Năm 2015, [6] đã tiến hành nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền và độc tính
của các chủng nấm gây bệnh đạo ơn ở Nam Trung Bộ. Nhóm đã sử dụng 12 chỉ thị
RAPD để nghiên cứu đa dạng di truyền của 18 chủng M. oryzae đại diện cho các vùng
sinh thái khác nhau ở Nam Trung Bộ. Dựa vào mức độ tương đồng về di truyền, 18
chủng nấm chia thành bốn nhóm chính. Nhóm A gồm bốn chủng nấm có hệ số tương

10


đồng di truyền dao động từ 0,58-0,77, trong đó chia thành hai nhóm nhỏ. Nhóm B gồm
4 chủng nấm, chia thành hai nhóm nhỏ và có hệ số tương đồng di truyền 0,58-0,76.
Nhóm C gồm 8 chủng được chia thành 3 nhóm nhỏ và có hệ số tương đồng di truyền là
0,63-0,74. Nhóm D gồm hai chủng có hệ số di truyền khá cao là 0,74. Kết quả
củanghiên cứu này có thể sử dụng làm cơ sở trong cơng tác chọn tạo giống lúa kháng
bệnh đạo ôn tại các tỉnh Nam Trung Bộ.
Tất cả những kết quả trên cho thấy sự biến đổi phức tạp và tiến hóa nhanh
chóng của quần thể nấm đạo ôn, tiềm ẩn nguy cơ trong quá trình sản xuất lúa tại các
vùng trồng lúa ở Việt Nam. Chính vì vậy, việc nâng cao kiến thức về đa dạng di
truyền và tiến hóa của quần thể nấm M.oryzae ở Việt Nam là điều cần thiết và quan
trọng trong chương trình chọn tạo giống kháng đạo ơn bền vững, hiệu quả.
1.2.2. Những nghiên cứu ở nước ngoài

Trên thế giới đến nay đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về đa dạng di
truyền của quần thể nấmM. oryzae. Nhóm các nghiên cứu đặt nền móng đầu tiên đã
sử dụng kỹ thuật DNA fingerprinting (giám định vân tay di truyền) dựa vào trình tự
lặp lại rải rác trong DNA. Ví dụ, tại Philippines, [13] đã giám định vân tay di truyền
của 1.156 chủng thu được trên 38 giống lúa trồng trong hai vụ, kết quả cho thấy các
chủng phân cụm lại vào 10 nhóm di truyền. Một số nghiên cứu khác cũng sử dụng
cách tiếp cận này đã xác định được 2-10 nhóm di truyền ở Nhật Bản [31] và Việt
Nam [32]. Ở Ấn Độ [29], Trung Quốc [14] và Thái Lan [56] phát hiện được hơn 50
phân dịng vơ tính cho mỗi quốc gia.
Năm 2007, [47] đã phân tích sự đa dạng di truyền của 55 chủng nấm đạo ôn
Magnaporthe grisea thu thậpở Burkina Faso bằng cách sử dụng 108 chỉ thị RAPD.
Kết quả của nghiên cứu đã xác định 5 nhóm di truyền chính (Mg-1, Mg-2, Mg-3
Mg-4 và Mg-5), trong đó Mg-1, Mg-2 và Mg-3 là các nhóm đại diện lớn nhất tương
ứng với 30,9, 25,5 và 30,9% trong số 55 chủng được phân lập. Mg-4 và Mg-5
chiếm tỉ lệ tương ứng là 9,1% và 3,6%. Kết quả của nhóm khẳng định rằng RAPD
PCR cung cấp một phương tiện nhanh chóng và tiết kiệm để phân tích cấu trúc di
truyền quần thể nấm đạo ơn.

11


Năm 2007, [10] đã phát triển 9 chỉ thị microsatellite (SSR) mới cho các
nghiên cứu về quần thể nấm đạo ôn trên lúa gồm pyrms07-08, pyrms37-38, pyrms4344, pyrms47-48, pyrms63-64, pyrms77-78, pyrms83-84, pyrms99-100 và pyrms101102. Ngồi ra, nhóm nghiên cứu cịn sử dụng thêm 9 chỉ thị SSR đã có trước đó, tổng
cộng là 18 marker được sử dụng trong PCR để mơ tả 6 quần thể từ các vùng có nguồn
gốc địa lí khác nhau. Kết quả là số lượng alen trung bình trên mỗi locus ở các quần thể
dao động từ 1,2 đến 7 và tổng số alen được phát hiện từ 2 đến 19. Dựa trên tính đa hình
này, bộ chỉ thị được kỳ vọng sẽ hữu ích cho nghiên cứu về các quần thể nấm đạo ôn
khác nhau ở các vùng địa lý khác nhau.
Nhóm nghiên cứu của [51] đã sử dụng 10 chủng đạo ôn để đánh giá hình thái,
bệnh học, độc lực và đặc tính di truyền bằng marker RAPD. Các chủng nấm được phân

loại thành 3 nhóm dựa trên cơ chế gây bệnh là gây bệnh ở mức độ nặng, vừa phải và
nhẹ, theo 4 nhóm PG-I, PG-II, PG-III và PG-IV dựa trên các đặc điểm hình thái. Sự đa
hình giữa các chủng nấm đạo ơn được phân tích bằng kĩ thuật RAPD-PCR, hệ số tương
đồng giữa các chủng phân lập được tối đa là 80% và tối thiểu là 35%.
Năm 2014, nghiên cứu của [46] đã sử dụng chỉ thị phân tử SSR phân tích 55
quần thể nấm đạo ơn thu thập từ 15 quốc gia. Nghiên cứu này đã ghi nhận vùng
Đông Nam Á chính là trung tâm xuất xứ của bệnh đạo ôn hại lúa và là khu vực đại
diện cho sự đa dạng di truyền của hầu hết quần thể nấm đạo ơn trên tồn thế giới.
Nghiên cứu này cũng xác định được bốn phân dịng nấm đạo ơn hại lúa chính, trong
đó có một phân dịng đặc hữu (endemic) cho vùng Châu Á và có dấu vết tái tổ hợp
di truyền, trong khi những phân dịng cịn lại hồn tồn sinh sản vơ tính (clonal) và
xuất hiện ở khắp nơi (pandemic).
Các nghiên cứu trên cho thấy mức độ đa dạng di truyền thấp nhưng bệnh đạo
ôn là mối nguy hại cho tất cả hệ thống canh tác, sản xuất lúa do khả năng thích nghi
nhanh chóng với tính kháng của giống [56]. Do đó, những hiểu biết chi tiết về mức
độ di truyền quẩn thể của các loài nấm bệnh vơ tính như M. oryzae sẽ cung cấp
những cái nhìn quan trọng về q trình tiến hóa hệ gen. Đồng thời, quá trình tiến

12


hóa sinh thái cịn có thể liên quan đến sự xuất hiện mầm bệnh và khả năng thích
nghi của tác nhân gây bệnh với những thay đổi của con người.
Như vậy, trên thế giới cũng như Việt Nam, nhiều nghiên cứu đã sử dụng các
chỉ thị DNA phân tử để đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể nấm M.oryzae
gây bệnh đạo ơn trên lúa. Trong đó,kĩ thuật microsatellites hay chuỗi lặp lại đơn
giản (Simple Sequence Repeats-SSR) là cơng cụ hữu ích, đang được sử dụng rộng
rãi trong nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể. SSR có các ưu điểm nổi trội như:
là DNA vô nghĩa, là các đoạn lặp lại ngắn liên tiếp, mỗi đơn vị lặp lại có từ 2-6
nucleotide và số lần lặp lại có thể đến vài chục lần. Chúng phân bố rộng rãi trên

tồn hệ gen và có tính đa hình cao và sự biến đổi thường khơng có tính chất rõ rệt.
Do đó mà các chỉ thị SSR rất hữu ích để đánh giá sự đa dạng di truyền một cách
hiệu quả [20].
Trong nghiên cứu này, áp dụng phương pháp nghiên cứu di truyền quần thể
cơ bản nhưng sử dụng các chỉ thị phân tử SSR cho hai ưu điểm nổi trội so với
những phương pháp đãđược thực hiện ở Việt Nam cho đến nay. Thứ nhất, các chỉ
thị SSR phân bố trên tồn hệ gen và có hiệu quả về mặt chi phí. Và thường được sử
dụng trong các nghiên cứu khác đã thực hiện ở quy mô châu Á và trên toàn thế giới
[46], cho phép dễ dàng phân tích so sánh đối chiếu. Ưu điểm thứ 2 có được nhờ tận
dụng khả năng khai thác cơ sở dữ liệu từ phía đối tác là đơn vị nghiên cứu BGPI
(CIRAD, Pháp). Bằng các phương pháp phân tích tin sinh đơn giản có thể thu thập
được rất nhiều thơng tin cơ bản quan trọng về di truyền và cấu trúc quần thể nấm M.
oryzae.
Chính vì vậy, chúng tơi đã sử dụng bộ chỉ thị gồm 13 cặp mồi SSR đã được
nghiên cứu và phát triển riêng cho việc đánh giá đa dạng di truyền của nấm đạo ôn
M. oryzae và đã được sử dụng thành công tại đơn vị nghiên cứu BGPI [10].Từ đó,
đánh giá kiểu gen của chủng nấm nghiên cứu bằng phương pháp giải trình tự sử
dụng chỉ thị SSR nhằm bước đầu dự đoán về sự đa dạng di truyền củaquần thể nấm
đạo ôn ở Việt Nam.

13


1.3. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn
1.3.1. Chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn bằng chỉ thị phân tử
Xác định các gen kháng đạo ôn
Khả năng kháng bệnh đạo ôn của lúa do các gen kháng chịu trách nhiệm và
được đặt tên theo tên gọi cũ của nấm đạo ôn là Pyricularia (Pi). Tính kháng đạo ơn
của gen R trên lúa dựa trên mối tương tác gen-đối-gen và gen kháng R đầu tiên là
Pi-a từ giống lúa japonica do Kiyosawa tìm ra năm 1966. Cho đến nay, đã có hơn

100 gen kháng bệnh đạo ơn được xác định, trong đó có 45% là từ giống japonica,
51% từ giống indica và còn lại 4% là từ các loài lúa hoang dại [48].
Các kết quả nghiên cứu cho thấy gen kháng R được định vị xuyên suốt trên
bộ gen cây lúa, trong đó trên nhiễm sắc thể 11 chứa đa số các gen kháng. Trong
khoảng 100 gen kháng bệnh đạo ôn đã được xác định và lập bản đồ thì có gần một
nửa trong số này định vị trên nhiễm sắc thể số 11, 12 và 6 (chiếm xấp xỉ 64% trên
tổng số gen đã được xác định) [11]. Cụ thể, có 27 gen kháng nằm trên nhiễm sắc thể
số 11, 22 gen nằm trên nhiễm sắc thể số 12, 19 gen trên nhiễm sắc thể số 6. Số gen
kháng còn lại nằm trên nhiễm sắc thể số 2 có 10 gen, trên nhiễm sắc thể số 5 có 3
gen (Pi23, Pi26(t) và Pi10), trên nhiễm sắc thể số 10 có 2 gen (Pi28(t), PiGD-2(t)),
và chỉ có 1 gen kháng Pi17(t) nằm trên nhiễm sắc thể số 7.
Năm 2009, nhóm nghiên cứu của [41] đã tạo ra sáu tổ hợp lai, gồm
OM24/IR64,

IR24/OM2514,

C53/IR64,

C53/OM2514,

OM1308/TeTep

và

IR36/C53. Trong số đó, có bốn tổ hợp lai đã được lập bản đồ với các gen kháng di
truyền trội và nằm trên nhiễm sắc thể 6, 8 và 11. Ngoài ra, nguồn vật liệu có giá trị
tạo ra các giống kháng bền vữngnhư P(OM1), OMP2, OMP4, OMP5 và OMP6 đã
được sàng lọc thành cơng.Để góp phần vào việc quản lý bệnh đạo ơn thông qua
chọn tạo giống kháng, [5] đã tiến hành xác định khả năng kháng bệnh của một số
giống lúa IRRI với 23 chủng nấm đạo ôn thu thập ở các vùng sinh thái của Việt

Nam. Kết quả cho thấy, gen Pi-1 ở giống lúa C101LAC có khả năng kháng rộng
nhất đạt tỉ lệ kháng là 82% và giống Moroberekan mang gen Pi-5 có tỉ lệ kháng là
14


78%. Các gen kháng nói trên có tiềm năng sử dụng để qui tụ vào giống/dịng lúa để
cải tạo tính kháng.
Nghiên cứu của [49] đã sử dụng 10 marker SSR để sàng lọc 10 gen kháng
điển hình là Pi-9, Piz-5, Pi-1, Pi5-(t), Pi-b, Pi-ta, Pi33, Pi-27(t), Pitp(t), Pi-khtrong
bộ 192 giống lúa khác nhau. Hệ số di truyền của 10 gen kháng này dao động trong
khoảng 19,79% đến 54,69%. Kết quả chỉ ra rằng có 7 giống lúa là IC337593,
IC346002, IC346004, IC346813, IC356117, IC356422 và IC383441 có tối đa 8 gen
kháng đạo ôn. Các giống FR13B, Hourakani, Kala Rata 1–24, Lemont, Brown
Gora, IR87756-20-2-2-3, IC282418, IC356419, PKSLGR-1 và PKSLGR-39 có tối
đa 7 gen kháng. 20 giống có 6 gen kháng, 36 giống có 5 gen kháng, 41 giống có 4
gen kháng, 38 giống có 3 gen kháng, 26 giống có 2 gen kháng và 13 giống có 1 gen
kháng đơn và chỉ có 1 giống IC438644 khơng có gen kháng nào.
Quy tụ gen kháng vào các giống lúa
Trong nhiều nghiên cứu, khả năng kháng bệnh của một số gen với các chủng
nấm bệnh của Việt Nam đã được xác định và quy tụ hiệu quả vào các giống lúa
thương mại phục vụ sản xuất. Trong đó, một số gen kháng tiềm năng đã được xác
định như: Pi1, Pi5(t), Pi, Pi4(t), Piz và Pik-m,… [3]. Tuy nhiên, những giống lúa
kháng đơn gen (có tính kháng dọc) thường bị mất hiệu lực rất nhanh sau khi các
chủng mới xuất hiện.Việc quy tụ gen (gene pyramiding) là đưa gen kháng vào
giống/dịng lúa có năng suất và phẩm chất tốt để nâng cao khả năng kháng bệnh và
đồng thời khơng làm mất đi những đặc tính quý của giống. Phương pháp lai hồi quy
(backcross) sẽ đưa trở lại dần những đặc tính quý của cây vào các thế hệ con
cháu.Sau đó sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen để chọn lựa những cây mang
gen kháng, tiếp đó sử dụng để phát triển các thế hệ tiếp theo.
Kết quả quy tụ đa gen kháng vào các giống lúa nhằm tạo ra các giống có khả

năng kháng nhiều chủng nấm cùng lúc, kháng bền vững đã được tiến hành ở Việt
Nam và đạt được những hiệu quả nhất định. Nhóm nghiên cứu của [3] đã quy tụ hai
gen kháng Pi-1 và Pi-5 vào giống Bắc Thơm số 7, đồng thời tiến hành sử dụng chỉ
thị phân tử để chọn lựa được dịng có triển vọng (đồng hợp tử 2 gen kháng đạo ôn)

15


từ việc tiến hành tự thụ cá thể F1 (mang 2 gen kháng Pi-1 và Pi-5). Hai gen này đã
được đánh giá có khả năng kháng rất cao và rộng với các chủng nấm Việt Nam, đặc
biệt là với các nịi nấm ở những vùng sinh thái nơng nghiệp miền Bắc với tỷ lệ
kháng lần lượt là 82%và 78%. Kết quả đã chọn tạo được giống NB-01 có tiềm năng
năng suất cao hơn giống Bắc thơm 7, sức chống chịu tốt, kháng đạo ôn và chống
chịu sâu.
1.3.2. Sử dụng QTL trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ơn
Tính kháng đạo ơn ở lúa được chia làm 2 loại chính là tính kháng hồn tồn
và kháng khơng hồn tồn. Tính kháng hồn tồn được kiểm sốt bởi các gen kháng
đơn R có thể kháng đặc hiệu cho một hoặc một vài chủng nấm gây bệnh cụ
thể[25,50].Các nhà chọn giống đã áp dụng biện pháp quy tụ gen để tích lũy nhiều
gen kháng đơn này vào một giống, đây được coi là biện pháp mang lại hiệu quả lâu
dài đối với bệnh đạo ơn hại lúa. Tuy nhiên, rủi ro có thể xảy ra khi chính các gen
được quy tụ này có thể làm cho tác nhân gây bệnh phát sinh ra các “siêu chủng”
mới có khả năng khắc phục và làm xói mịn các gen R đã được quy tụ, và do đó gây
ra hậu quả khó lường trước được.
Tính kháng khơng hồn tồn khơng đặc hiệu cho từng chủng gây bệnh và do
QTL đặc trưng chi phối, có khả năng kháng lâu dài trong trường hợp xuất hiện thêm
chủng nấm mới [28]. Tính kháng khơng hồn tồn cho phản ứng như nhau đối với
đồng thời các chủng gây bệnh khác nhau.Và ở các giống kháng khơng hồn tồn có
mức độ kháng bệnh trung bình, khơng kháng riêng rẽ từng chủng bệnh cụ thể nên
loại kháng này được coi là bền vững và có phổ kháng bệnh rộng hơn trong điều kiện

tự nhiên[50]. Do đó, chọn tạo giống lúa dựa vào QTL tiềm năng có tính kháng
khơng hồn tồn là hướng đi quan trọng cho các nhà chọn tạo giống trong việc kiểm
sốt bệnh đạo ơn hiệu quả và bền vững. Đến nay đã xác định được khoảng 500 QTL
cho tính kháng khơng hồn tồn với bệnh đạo ơn trên lúa[11]. Trong số đó chỉ có
vài QTL chính có thể xác định bằng các chỉ thị phân tử, như là Pb1, pi21, Pi34, Pif,
Pikur1 và Pikur2, Pi-se1, Pi35 và Pikahei-1(t) [34].

16