Nghiên cứu tính đa dạng của virus y trên khoai tây trồng tại thái nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
------------------------------


VŨ THỊ BƯỞI





NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG CỦA VIRUS Y
TRÊN KHOAI TÂY TRỒNG TẠI THÁI NGUYÊN



Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 60.42.70




TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thái Nguyên-2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Công trình được hoàn thành tại:
Khoa Sinh -Trường Đại học Sư phạm-Đại học Thái Nguyên




Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Chu Hoàng Mậu




Phản biện 1:……………………………………


Phản biện 2:…………………………………….





Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn
họp tại: Trường Đại học Sư phạm-Đại học Thái Nguyên
Ngày…….tháng………năm 2009

Có thể tìm hiểu luận văn tại thư viện Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
------------------------------




VŨ THỊ BƢỞI







NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG CỦA VIRUS Y
TRÊN KHOAI TÂY TRỒNG TẠI THÁI NGUYÊN






LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thái Nguyên-2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Chu Hoàng Mậu, Phó Giám
đốc Đại học Thái Nguyên, đã rất tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi
hoàn thành luận văn của mình.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh (trƣờng
Đại học Khoa học), các thầy cô giáo, cán bộ khoa sau đại học và khoa Sinh
(trƣờng Đại học Sƣ phạm-Đại học Thái Nguyên) đã hƣớng dẫn, tạo mọi điều
kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Chu Hoàng Hà, chị Phạm Thị Vân,
Phòng Công nghệ Tế bào Thực vật-Viện Công nghệ Sinh học và các cán bộ
phòng thí nghiệm Di truyền học, khoa Sinh-Trƣờng Đại học Sƣ phạm; phòng

thí nghiệm thuộc khoa Sinh-Trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên
đã nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin dành cho những ngƣời thân yêu trong gia đình và
bạn bè những lời biết ơn sâu sắc.









Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa có ai công bố
trong một công trình nào khác.

Thái Nguyên, tháng 9, năm 2009
Tác giả



Vũ Thị Bƣởi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv
NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT


aa Acid amine
DNA DeoxyribonucleicvAcid
RNA Ribonuleic Acid
bp Basepair
cDNA Complementary DNA
CP Coat protein
cs Cộng sự
DEPC Diethyl pyrocarbonate
NXB Nhà xuất bản
IPTG Isopropylthio-β-D-galactosidase
Kb Kilobase
LB Luria and Bertani
RT-PCR Reverse Transcriptase – Polymerase Chain Reaction
PVY Potato virus Y
PVY

N
Potato virus Y strain N
PVY
C
Potato virus Y strain C
PVY
O
Potato virus Y strain O
PVY
NTN
Potato virus Y strain (variant) NTN
RNase Ribonuclease
X-gal 5-brom-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactosidase



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v
DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình Trang
Hình 1.1. Các gen kháng (màu xanh) với 4 virus chủ yếu (PVY,
PLRV, PVX, PVA) ..............................................................................
Hình 1.2. Những đốm (mottle) điển hình trên cây thuốc lá N. tabacum
cv Xanthi gây ra bởi PVY khoai tây sau 15 ngày tiêm .........................
Hình 1.3. Hình dạng của PVY .............................................................
Hình 1.4. Sơ đồ mô tả hệ gen của các chủng PVY
O
, PVY
N
và các biến
thể PVY

NTN
, PVY
N
W ...........................................................................
Hình 1.5. Loài rệp có cánh truyền PVY (Aphis nasturtii) .....................
Hình 1.6. Dấu hiệu so sánh PVY trên Nicotiana tabacum cv Xanthi
(sau 15 ngày tiêm) ...............................................................................
Hình 1.7. Triệu chứng nhiễm lần 2 với PVY trên cánh đồng khoai tây ....
Hình 1.8. Triệu chứng của bệnh đốm chết hoại củ khoai tây (PTNRD) ....
Hình 1.9. Vị trí các gen kháng PVY trên genome khoai tây .................
Hình 2.1. Sơ đồ thí nghiệm tổng quát ...................................................
Hình 3.1. Một số hình ảnh về khoai tây ở các vùng nghiên cứu ...........
Hình 3.2. Kết quả RT-PCR từ RNA của các mẫu lá khoai tây nghi
nhiễm bệnh ..........................................................................................
Hình 3.3. Kết quả điện di DNA thu đƣợc từ kỹ thuật thôi gel trên agarose 1% .......
Hình 3.4. Kết quả colony-PCR một số dòng khuẩn lạc với mẫu Phổ Yên ......
Hình 3.5. Kết quả colony-PCR một số dòng khuẩn lạc với mẫu Phú Bình ........
Hình 3.6. Kết quả điện di tách plasmid mang gen CP ..........................
Hình 3.7. So sánh trình tự nucleotide của gen CP-PVY trên 2 mẫu
nghiên cứu ...........................................................................................
Hình 3.8. So sánh trình tự acid amine của gen CP-PVY trên 2 mẫu
nghiên cứu ...........................................................................................
Hình 3.9. Biểu đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của CP-
PVY phân lập đƣợc từ Phổ Yên và Phú Bình với 19 trình tự trong
ngân hàng gen ......................................................................................

13

16
16

17
19

21
22
23
24
29
39

41
43
45
46
46

49

50


52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng Trang

Bảng 1.1. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 1 ...............................
Bảng 1.2. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 2 ...............................
Bảng 1.3. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 3 ...............................

Bảng 1.4. Ảnh hƣởng của bệnh virus đến củ khoai tây .....................
Bảng 2.1. Danh sách các mẫu thu tại các điểm nghiên cứu ..............
Bảng 2.2. Thành phần phản ứng PCR ..............................................
Bảng 2.3. Chu kì nhiệt cho phản ứng PCR .......................................
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng gắn gen vào vector tách dòng ........
Bảng 2.5. Thành phần phản ứng PCR đọc trình tự ...........................
Bảng 2.6. Chu kì nhiệt cho phản ứng PCR đọc trình tự ....................
Bảng 3.1. Tỉ lệ có triệu chứng bị bệnh ở các cánh đồng khoai tây
nghiên cứu .......................................................................................
Bảng 3.2. Trình tự mồi đặc hiệu nhân gen CP ..................................
Bảng 3.3. Trình tự mồi để thực hiện colony-PCR ............................
Bảng 3.4. 19 trình tự trong ngân hàng gen đƣợc sử dụng để đƣa ra
so sánh .............................................................................................
Bảng 3.5. Hệ số giống nhau và khác nhau về trình tự nucleotide
vùng mã hoá của gen CP ở mẫu nghiên cứu với các mẫu trên ngân
hàng gen NCBI ................................................................................
8
8
9
10
28
32
32
33
35
36

39
40
45

51


54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...............................................................................................
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................
1.1. Cây khoai tây ..................................................................................
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và giá trị của khoai tây ...............................
1.1.2. Một số đặc điểm sinh học của cây khoai tây .................................
1.1.3. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam .............
1.2. Virus gây bệnh trên khoai tây..........................................................
1.2.1. Các loại virus khoai tây ................................................................
1.2.2. Đặc điểm chính của bệnh virus trên khoai tây ..............................
1.3. Virus Y ở khoai tây .........................................................................
1.3.1. Phân loại ......................................................................................
1.3.2. Cây chủ ........................................................................................
1.3.3. Hình dạng và cấu trúc phân tử ......................................................
1.3.4. Quan hệ họ hàng với các potyvirus khác ......................................
1.3.5. Lan truyền của PVY .....................................................................
1.3.6. Một số đặc điểm của PVY trên khoai tây .....................................
1.4. Tình hình nghiên cứu PVY trên thế giới và ở Việt Nam ..................
1.4.1. Tình hình nghiên cứu PVY trên thế giới .......................................
1.4.2. Tình hình nghiên cứu PVY ở Việt Nam .......................................
1
3
3

3
5
5
6
7
9
14
14
14
16
17
18
20
24
24
27
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............
2.1. Vật liệu nghiên cứu .........................................................................
2.2. Hóa chất, thiết bị, địa điểm nghiên cứu ...........................................
2.2.1. Hóa chất .......................................................................................
2.2.2. Thiết bị.........................................................................................
2.2.3. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................
2.3.1. Phƣơng pháp thống kê ..................................................................
2.3.2. Phƣơng pháp tách chiết RNA tổng số ...........................................
28
28
28
28
28

29
29
29
30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên viii
2.3.3. Phƣơng pháp RT-PCR ................................................................. 31
2.3.4. Phƣơng pháp tinh sạch sản phẩm PCR .........................................
2.3.5. Phƣơng pháp gắn gen vào vector tách dòng .................................
2.3.6. Biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli DH5α ........
2.3.7. Phƣơng pháp PCR trực tiếp từ khuẩn lạc (colony-PCR) ...............
2.3.8. Tách chiết plasmid .......................................................................
2.3.9. Phƣơng pháp xác định trình tự nucleotide ....................................
2.3.10. Phƣơng pháp xử lí trình tự gen thu đƣợc ....................................
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................
3.1. Kết quả khảo sát tỉ lệ nhiễm PVY ...................................................
3.2. Kết quả nhân gen, tách dòng cDNA ................................................
3.2.1. Kết quả nhân gen bằng kỹ thuật RT-PCR .....................................
3.2.2. Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR..................................................
3.2.3. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli DH5α. ......
3.2.4. Kết quả chọn lọc plasmid tái tổ hợp bằng colony-PCR.................
3.2.5. Kết quả tách plasmid từ các khuẩn lạc của 2 mẫu nghiên cứu ......
3.3. Kết quả so sánh trình tự gen CP-PVY phân lập từ 2 mẫu nghiên
cứu với một số trình tự trong ngân hàng gen ..........................................
3.3.1. So sánh trình tự nucleotide và acid amine của gen CP-PVY trên 2
mẫu nghiên cứu .....................................................................................
3.3.2. So sánh trình tự nucleotide gen CP-PVY trên 2 mẫu nghiên cứu
với các trình tự gen CP-PVY trên khoai tây đã đƣợc công bố trong ngân
hàng gen ................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................
CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...............................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................
33
33
34
34
34
35
36
38
38
40
40
42
43
44
46

47

47


50
55
56
57


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1
MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khoai tây (Solanum tuberosum L.) là một cây lƣơng thực chủ lực đứng
đầu trong các loại cây lấy củ trên thế giới và đứng thứ 5 trong số các cây
lƣơng thực nói chung (chỉ sau lúa mì, gạo, ngô, đậu tƣơng). Củ khoai tây có
giá trị dinh dƣỡng cao, đƣợc chế biến thành hàng trăm món ăn đặc sắc, ngon
miệng và có lợi cho sức khoẻ con ngƣời. Củ khoai tây còn là nguyên liệu quan
trọng trong ngành công nghiệp, chế biến thức ăn cho gia súc. Ngoài ra, khoai
tây còn là một dƣợc phẩm dùng để chữa trị nhiều bệnh nhƣ khó tiêu, đau
bụng, viêm loét dạ dày, say nắng…Với những lợi ích to lớn đó, khoai tây đã
đƣợc trồng ở hơn 130 quốc gia và là một nguồn thu lớn cho hàng triệu nông
dân [5].
Ở khoai tây, bệnh virus đã trở thành một hiểm họa. Ngƣời ta thấy có ít
nhất 38 loại virus trên khoai tây đã đƣợc phát hiện và mô tả, phổ biến là: PVY
(potato virus Y), PLRV (potato leafroll virus), PVX (potato virus X), PVA
(potato virus A), PVS (potato virus S)…Trong đó, PVY gần đây đƣợc xem là
virus gây bệnh nghiêm trọng nhất (Kerlan, 2008) [40]. Chúng làm giảm kích
thƣớc, số lƣợng cũng nhƣ chất lƣợng củ khoai tây, gây thiệt hại kinh tế tới
80% thậm chí còn hơn (Kerlan và cs, 2008) [41].
Mặc dù vậy, nhận thức của nông dân cũng nhƣ những nghiên cứu về
bệnh virus trên khoai tây ở nƣớc ta còn rất hạn chế so với các nƣớc Bắc Mĩ và
Châu Âu. Do đó, việc chẩn đoán nhanh, chính xác nhằm đƣa ra những biện
pháp phòng trừ bệnh thích hợp để hạn chế tối đa những thiệt hại do bệnh virus
gây ra là hết sức cần thiết. Hơn nữa, những biện pháp truyền thống sử dụng để
ngăn cản sự lan truyền của PVY chỉ mang tính chất phòng trừ chứ không thể
chống lại đƣợc bệnh này, lại tốn nhiều thời gian và công sức.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2
Gần đây, với việc áp dụng những kĩ thuật tiên tiến của sinh học phân tử
vào nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng, đặc biệt là sử dụng các vật liệu di
truyền từ các virus gây bệnh để tạo cây trồng chuyển gen kháng virus đã thu
đƣợc kết quả đáng khích lệ nhƣ cây khoai tây chuyển gen Nib kháng PVY.

Tạo cây khoai tây chuyển gen kháng virus đƣợc coi là một biện pháp
hữu hiệu để ngăn chặn và hạn chế tác hại do virus gây ra. Nhƣng vấn đề đặt ra
là phổ kháng bệnh của những cây chuyển gen này phụ thuộc vào độ tƣơng
đồng về mặt di truyền của chủng virus có gen đƣợc sử dụng để tạo cây chuyển
gen và các dòng virus gây bệnh trong tự nhiên. Vì vậy khảo sát tính đa dạng
di truyền của gen mã hoá cho protein vỏ virus (coat protein- CP) có ý nghĩa
rất quan trọng trong việc nghiên cứu tạo cây chuyển gen kháng virus.
Xuất phát từ những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ là:
“Nghiên cứu tính đa dạng của virus Y trên khoai tây trồng tại Thái
Nguyên”.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xác định sự đa dạng trong cấu trúc gen mã hoá protein vỏ (CP- coat
protein) của PVY phân lập từ các mẫu lá khoai tây thu tại một số địa phƣơng
thuộc tỉnh Thái Nguyên.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1. Khảo sát, thống kê và xác định tỉ lệ nhiễm PVY trên khoai tây ở Thái
Bình, Thái Nguyên, Hƣng Yên, Bắc Giang làm cơ sở cho việc thu mẫu và xác
định sự có mặt của virus PVY.
3.2. Tách chiết RNA của virus từ các mẫu khoai tây thu thập đƣợc.
3.3. Nhân gen CP, tách dòng và đọc trình tự gen CP của PVY trong các mẫu
khoai tây.
3.4. So sánh trình gen CP của PVY phân lập đƣợc với một số trình tự đã công
bố trong ngân hàng gen NCBI.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. CÂY KHOAI TÂY
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và giá trị của khoai tây
Cây khoai tây có tên khoa học là Solanum tuberosum L., thuộc họ cà
(Solanaceae).

Khoai tây có nguồn gốc từ vùng núi Andes của Bolivia và Peru. Vào thế
kỉ XVI, ngƣời Tây Ban Nha xâm chiếm Peru và họ đã đem cây khoai tây về
nƣớc trồng. Đến cuối thế kỉ XVI, khoai tây đã đƣợc trồng rộng rãi ở nhiều
nƣớc Châu Âu (Vũ Hƣớng Văn, 2007) [12], (Macdec, 1963) [45].
Khoai tây đƣợc du nhập vào nƣớc ta là do một ngƣời Pháp là giám đốc
vƣờn bách thảo Hà Nội đem vào trồng thử, và nó nhanh chóng đƣợc trồng ở
nhiều địa phƣơng. Do ngƣời Pháp là ngƣời đem cây về nƣớc ta và phổ biến
cách trồng nên nhân dân ta gọi cây này là “khoai tây” (Vũ Hƣớng Văn, 2007)
[12], (Macdec, 1963) [45].
Khoai tây vừa là cây lƣơng thực vừa là cây thực phẩm có giá trị dinh
dƣỡng cao. Củ khoai tây chứa trung bình 19% hydratcacbon (trong đó 15%
tinh bột; 2,2% chất xơ); 0,1% chất béo; 2-3% protein và 79% là nƣớc. Ngoài
ra, trong khoai tây còn chứa nhiều loại vitamin và chất khoáng. Ngƣời ta đã
tính khoảng hơn 200g khoai tây nƣớng cả vỏ cung cấp 844mg kali; 28% khẩu
phần sắt hàng ngày; 43% khẩu phần vitamin C; 35% khẩu phần vitamin B
6
và
nhiều chất khác nhƣ niacin, thiamin, folat…. (Vũ Hƣớng Văn, 2007) [12].
Còn theo Bill và Dean (1992), sử dụng 100g khoai tây có thể đảm bảo ít nhất
8% nhu cầu protein; 3% nhu cầu năng lƣợng; 10% nhu cầu sắt; 19% nhu cầu
vitamin B
1
; 20-50% nhu cầu vitamin C của ngƣời trong một ngày (Bill và cs,
1992) [18].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4
Khoai tây đƣợc chế biến thành hàng trăm món ăn ngon phục vụ nhu cầu
ẩm thực của con ngƣời. Không chỉ vậy, khoai tây còn đƣợc coi là công cụ làm
đẹp hiệu quả và dễ sử dụng nhất. Ngoài ra, củ khoai tây cũng còn là nguyên
liệu quan trọng của ngành công nghiệp, chế biến thức ăn trong chăn nuôi.
Trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, khoai tây đã đƣợc chế biến thành nhiều

sản phẩm thơm ngon, có giá trị dinh dƣỡng cao. Khoai tây cũng đƣợc sử dụng
trong công nghiệp sản xuất cồn, cao su nhân tạo (Hồ Hữu An và cs, 2005) [1].
Đặc biệt, khoai tây cũng là một dƣợc phẩm. Củ khoai tây có vị ngọt,
tính bình, có tác dụng bổ khí, kiện tỳ, tiêu viêm. Nó dùng để chữa chứng khó
tiêu, đau bụng, viêm loét dạ dày, viêm tuyến nƣớc bọt, say nắng, sốt, bỏng
nhẹ, eczema, vết thƣơng…Hoa khoai tây chữa bệnh tăng huyết áp và là
nguyên liệu chiết rutin để chữa bệnh. Quả và mầm củ khoai tây ít đƣợc dùng
làm thuốc vì dễ gây độc. Trong công nghiệp dƣợc phẩm, chúng đƣợc chiết lấy
solanin để làm thuốc giảm đau, chữa đau bụng, đau nhức xƣơng khớp, chữa dị
ứng, chống hen, viêm phế quản, động kinh (Hƣơng Tú, 2008) [11].
Trong củ khoai tây có nhiều chất chống oxi hoá, nó có khả năng ngăn
ngừa quá trình lão hoá, hạn chế sự phát triển của ung thƣ và một số bệnh
khác. Các nhà nghiên cứu tại trƣờng Đại học Y Harvard-Mỹ đã phát hiện ra
rằng: những ngƣời thƣờng xuyên ăn khoai tây có khả năng giảm ung thƣ
tuyến tiền liệt (Vũ Hƣớng Văn, 2007) [12].
Những nghiên cứu gần đây còn cho thấy củ khoai tây rất giàu sterol,
giúp tăng cƣờng khả năng miễn dịch của cơ thể. Có nghiên cứu cho thấy,
khoai tây có tác dụng làm chậm sự tấn công của HIV/ AIDS. Theo dõi trên
một nhóm bệnh nhân HIV thấy những ngƣời ăn khoai tây có khả năng sống
thêm đƣợc ít nhất 2 năm nữa so với những bệnh nhân không ăn (Vũ Hƣớng
Văn, 2007) [12].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5
1.1.2. Một số đặc điểm sinh học của cây khoai tây
Cây khoai tây thuộc loại thân thảo, bao gồm các bộ phận thân, lá, rễ,
hoa, quả, hạt. Thân và lá khoai tây có nhiều lông, lá kép lông chim không đối
xứng. Hoa cân đối, cánh hoa có gốc dính liền nhau. Nhị đực kết dính thành
ống hoặc chóp cụt, nhị cái ở trên và dễ rụng. Cây khoai tây chủ yếu là tự thụ,
một số trƣờng hợp giao phấn. Cánh hoa có các màu: trắng, tím- đỏ, tím xanh,
xanh thẫm. Quả có hai ô, hạt rất nhỏ có mầm uốn cong. Khoai tây thƣờng
đƣợc nhân giống bằng củ. Củ là phần phình to của phần thân cây nằm dƣới

đất chứa nhiều chất dinh dƣỡng (Hồ Hữu An và cs, 2005) [1], (Đƣờng Hồng
Dật, 2005) [3], (Trƣơng Quang Vinh, 2007) [14].
Ở nƣớc ta, khoai tây địa phƣơng trồng phổ biến ở phía Bắc là giống
Thƣờng Tín, và phía Nam là giống Đà Lạt. Các giống nhập nội của Trung
Quốc, Đức, Pháp, Hà Lan…hiện đang đƣợc trồng ở nhiều nơi (Nguyễn Mạnh
Chinh, 2005) [2]. Ở đồng bằng sông Hồng, khoai tây chủ yếu trồng ở vụ đông
vào tháng 10, 11, thu hoạch tháng 1, 2 năm sau. Ở các tỉnh miền núi phía Bắc và
Đà Lạt trồng muộn hơn một chút khoảng tháng 1, 2 để tránh sƣơng giá vào tháng
11, 12 (Nguyễn Mạnh Chinh, 2005) [2].
1.1.3. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam
Khoai tây đƣợc trồng phổ biến ở 130 nƣớc trên thế giới. Do điều kiện
sinh thái, mức độ thâm canh và trình độ sản xuất khác nhau nên năng suất
khoai tây chênh lệch rất lớn, từ 7 tấn/ha đến 65 tấn/ha. Tính đến năn 2005,
trên thế giới trồng đƣợc 18,57 triệu ha khoai tây, sản lƣợng đạt 320,15 triệu
tấn (bằng 60-70% tổng sản lƣợng lúa hay mì).
Diện tích khoai tây của thế giới trong những năm gần đây có xu hƣớng
giảm nhẹ. Năm 2005, diện tích khoai tây giảm 0,37 triệu ha so với năm 2003;
giảm 1,37% triệu ha so với năm 2000. Tuy vậy, năng suất khoai tây trung bình
lại có xu hƣớng tăng. Năm 2005, năng suất khoai tây tăng 0,79 tấn/ha so với
năm 2000 và tăng 1,32 tấn/ha so với năm 2001 (FAO, 2005) [30].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6
Trong những năm gần đây, ở nƣớc ta diện tích trồng khoai tây ngày một
tăng, nhƣng tốc độ tăng không cao. Năng suất khoai tây của nƣớc ta chỉ bằng
61,3% năng suất bình quân chung của thế giới, bằng 62,9% năng suất khoai
tây của Châu Âu (FAO, 2005) [30].
Nhƣ vậy, khoai tây ở nƣớc ta đã và đang phát triển nhƣng tốc độ mở
rộng diện tích và tăng năng suất hằng năm không cao, không ổn đinh. Có thể
đƣa ra 2 nguyên nhân quan trọng dẫn đến hiện tƣợng này là:
+ Thiếu giống có chất lƣợng tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu.
+ Chƣa có biện pháp phòng trừ bệnh đặc biệt là bệnh virus có hiệu quả

(Trƣơng Quang Vinh, 2007) [14].
1.2. VIRUS GÂY BỆNH Ở KHOAI TÂY
Hiện tƣợng thoái hoá khoai tây, do virus gây ra, đã đƣợc mô tả và phát
hiện ngay từ thế kỉ XVIII, nhƣng tác nhân gây ra nó phải đến tận thế kỉ XX
mới đƣợc xác định. Virus cuốn lá (potato leafroll virus viết tắt là PLRV) là
virus đƣợc phát hiện đầu tiên vào năm 1916 bởi Quanfer, Vanderlek và O.
Botfes. Những virus chủ yếu gây khảm trên khoai tây (potato virus M, potato
virus X, potato virus Y, potato virus A) đƣợc xác định trong những năm 1920
và 1930. Những virus quan trọng khác chỉ đƣợc phám phá trong những năm
1950 (tobacco rattle virus, potato virus S) hoặc giữa những năm 1960 (potato
mop-top virus) (Vũ Triệu Mân, 1986) [6], (Kerlan, 2008) [40]. Trong 4 thập
kỉ gần đây, ngƣời ta đã phát hiện thấy số lƣợng virus ngày càng gia tăng ở
châu Mỹ La Tinh, đặc biệt là trong châu thổ Andean, nơi đƣợc xem là khởi
nguồn của khoai tây. Nhiều virus phổ biến ở các cây chủ khác, đôi khi lại
nhiễm vào khoai tây. Một số chúng, ví dụ nhƣ virus đốm héo cà chua (tomato
spotted wilt virus), gây bệnh cho khoai tây và có thể trở nên nghiêm trọng
trong tƣơng lai. Nhiều tác giả cũng lƣu ý rằng, một virus truyền qua con
đƣờng tiếp xúc, nhƣ pepino mosaic virus, cho đến nay vẫn chƣa đƣợc phát
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7
hiện trên khoai tây, cũng có khả năng nhiễm vào nhiều cây khoai tây quan
trọng và trở thành một hiểm họa trong tƣơng lai.
Những ngƣời trồng khoai tây ở nhiều quốc gia đã thừa nhận rằng khoai
tây giống ảnh hƣởng lớn tới hiệu quả sản xuất. Chƣơng trình sản xuất khoai
tây giống phát triển trong những năm 1940 và 1950. Khoai tây giống đƣợc
chứng nhận với mức độ nhiễm virus thấp bây giờ đã trở thành nhân tố chính
trong cuộc chiến chống virus. Nhân giống kháng mạnh với virus cuộn lá
(potato leafroll virus) đƣợc sử dụng ít nhất là từ những năm 1925 và khả năng
kháng virus của nhiều cây dại họ cà đã đƣợc khai thác. Ba kiểu kháng đƣợc
mô tả từ những năm 1950 và thông tin di truyền về yếu tố quy định khả năng
kháng đƣợc xác định từ những năm 1970. Hiện nay, nhiều gen chống chịu đã

đƣợc xác định vị trí trên genome khoai tây, tạo điều kiện cho công tác nhân
giống kháng virus dựa trên các chỉ thị phân tử. Hàng loạt những biện pháp
mạnh đã đƣợc xác lập để tránh sự xâm nhập của các virus kiểm dịch (Kerlan,
2008) [40]. Sử dụng vật liệu di truyền từ các virus gây bệnh để tạo cây chuyển
gen kháng virus đƣợc xem là biện pháp hữu hiệu và đã thu đƣợc kết quả khá
khả quan.
1.2.1. Các loại virus khoai tây
Ở khoai tây có ít nhất 38 virus đã đƣợc mô tả (Kerlan, 2008) [40]. Dựa
trên mức độ thiệt hại và phạm vi phân bố, virus khoai tây đƣợc phân chia
thành 3 nhóm:
+ Nhóm 1: Gồm những virus gây thiệt hại đáng kể, phân bố tƣơng đối
rộng trên thế giới.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8
Bảng 1.1. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 1
Loài Chi
Năm đầu
tiên đƣợc
nói đến
Thiệt hại về
kinh tế
Phân bố
Potato virus Y (PVY) Potyvirus 1931 Rất cao Rộng khắp
Potato leafroll virus
(PLRV)
Polerovirus 1916 Rất cao Rộng khắp
Potato virus X (PVX) Potexvirus 1931 Cao Rộng khắp
Potato virus A (PVA) Potyvirus 1932 Vừa phải Rộng khắp
Potato virus S (PVS) Carlavirus 1952 Vừa phải Rộng khắp

Potato virus M (PVM) Carlavirus 1923 Vừa phải Rộng khắp
Tobacco rattle Tobravirus 1946 Cao Rộng khắp
Potato mop-top virus
(PMTV)
Pomovirus 1966 Khá cao Chủ yếu ở
khí hậu lạnh
+ Nhóm 2: Gồm những virus chỉ xuất hiện ở Châu Mỹ La Tinh, ít hay
không gây thiệt hại về kinh tế.
Bảng 1.2. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 2
Loài Chi
Năm đầu
tiên đƣợc
nói đến
Thiệt hại
về kinh
tế
Phân bố
Andean potato latent
virus (APLV)
Tymovirus

1966 Rất thấp Bolivia, Colombia,
Ecuador, Peru
Andean potato mottle
virus (APMoV)
Comovirus

1977 Chƣa biết Chili, Ecuador,
Peru, Brazil
Arracacha virus B-

oca strain (AVB-O)
Nepovirus

1981 Chƣa biết Bolivia, Peru
Potato deforming
mosaic virus (PDMV)
Begomovirus

1985 Cao ở
một cây
Bắc Brazil
Potato rough dwart
virus (PRDV)
Carlavirus 1995 Rất thấp Argentina,
Uruguay
Potato virus T (PVT) Trichovirus 1977 Chƣa biết Bolivia, Peru
Potato virus U (PVU) Nepovirus 1983 Không có Peru
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9
+ Nhóm 3: Gồm những virus xuất hiện ở những vùng khác nhau trên thế
giới, mức độ thiệt hại không đáng kể hay chỉ cục bộ.
Bảng 1.3. Một số virus khoai tây thuộc nhóm 3
Loài Chi
Năm đầu
tiên đƣợc
nói đến
Thiệt hại
về kinh tế
Phân bố
Alfalfa mosaic
virus (AMV)

Alfamovirus

1940 Chỉ cục bộ Hiếm thấy
Eggplant mottled
Dwarf virus
(EMDV)
Nucleorhabdovirus

1987

Rất thấp Iran
Potato aucuba
Mosaic Virus
(PAMV)
Potexvirus
1961

Thấp Hiếm thấy
Potato latent virus
(PotLV)
Carlavirus
1996

Chƣa biết Bắc Mỹ
Potato virus V
(PVV)
Potyvirus
1986

Thấp

Bolivia, Peru,
Bắc châu Âu
1.2.2. Đặc điểm chính của bệnh virus trên khoai tây
1.2.2.1. Triệu chứng và thiệt hại
Virus gây ra các triệu chứng chủ yếu là: khảm, đốm hay sự đổi màu, bộ
lá bị quăn cuộn hay méo mó, sự rụng lá, còi cọc hay biến dạng của cây (Vũ
Triệu Mân, 2007) [7]. Các kiểu chết hoại khác nhau có thể xuất hiện trên lá,
thân và củ có thể ở cả trong và ngoài. Kích thƣớc, số lƣợng, diện mạo và chất
lƣợng của củ có thể bị ảnh hƣởng (Kerlan, 2008) [40]. Theo Vũ Triệu Mân, ở
Việt Nam, các bệnh virus ảnh hƣởng lớn tới năng suất củ khoai tây. Trọng
lƣợng củ trên khóm giảm, tỉ lệ củ lớn thấp hoặc không có, tỉ lệ củ nhỏ tăng
cao. Nhiều củ không sử dụng để làm lƣơng thực hay thực phẩm đƣợc mà phải
dùng làm thức ăn gia súc hay loại bỏ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10
Thiệt hại do bệnh virus khoai tây gây ra đƣợc chú ý nhiều hơn ở ngoài
cánh đồng, nhƣng thực ra ngay ở trong kho bảo quản bệnh cũng gây ra thiệt
hại. Một số điều tra cho thấy, củ khoai tây thuộc giống Ackersegen bị nhiễm
virus Y, X, S, M và virus cuốn lá (PLRV) khi đƣa vào bảo quản đều tăng
lƣợng củ thối và giảm khả năng nảy mầm (Vũ Triệu Mân, 1986) [6].
Bảng 1.4. Ảnh hƣởng của bệnh virus đến củ khoai tây
(tính bình quân 20 khóm mỗi loại hình bệnh).
(Theo Vũ Triệu Mân, 1973 -1977)
Chỉ tiêu theo
dõi
Loại hình khóm bệnh
Khóm khoẻ
Xoăn lùn Cuốn lá Khảm lá
Trọng lƣợng
củ (g/khóm)
30,0 225,0 240,0 295,0

Tỉ lệ % củ lớn
(%)
0,0 9,2 7,7 10,4
Tỉ lệ % củ
trung bình(%)
38,0 42,4 56,3 55,8
Tỉ lệ củ
nhỏ(%)
62,0 48,4 36,0 30,8
Tác hại của bệnh virus phụ thuộc vào nhiều yếu tố: điều kiện sống (khí
hậu, thổ nhƣỡng, biện pháp chăm sóc), cây trồng có khả năng chống chịu khác
nhau và loại, chủng virus gây bệnh. Có những vùng ở Tây Âu, virus cuốn lá
làm giảm tới 90% sản lƣợng dự thu khi bệnh nặng. Trong khi đó, thiệt hại ở
Đông Âu phần lớn lại do virus Y gây ra. Ở Việt Nam, virus cuốn lá gây hại
nhẹ, nhƣng virus Y lại gây hại nặng. Nhìn chung, nơi có khí hậu ẩm và lạnh
năng suất khoai tây giảm ít hơn so với nơi có khí hậu nóng và khô khi bị bệnh
virus. Giống khoai tây kháng virus gồm nhiều loại: kháng cao, kháng trung
bình, chịu bệnh. Virus có thể có trong giống chịu bệnh nhƣng cây không có
triệu chứng, mặc dù chúng có thể là nguồn lây nhiễm cho những cây khác.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11
Ngƣời ta thấy cả khi ngoại cảnh rất phù hợp cho bệnh phát triển, nhƣng năng
suất và phẩm chất củ bị ảnh hƣởng rất ít. Nhiều tác giả nhận thấy các cây ở
các dòng lai có thể chống virus Y, X, S, M và virus cuốn lá
Ở cây khoai tây có một hiện tƣợng đáng chú ý là sự xâm nhiễm hỗn hợp
của nhiều virus trên một cây bệnh. Trong trƣờng hợp này, cây bệnh thƣờng có
hiện tƣợng thoái hoá rất nặng và thiệt hại về năng suất rất nghiêm trọng (Vũ
Triệu Mân, 1986) [6].
Sự nhiễm virus và một số bệnh hại khác ở khoai tây có mối quan hệ với
nhau và cần xem sự nhiễm virus nhƣ một chỉ tiêu đánh giá sự nhiễm bệnh
nấm của cây khoai tây. Bệnh thối trong kho do nấm Fusarium sẽ tăng lên gấp

5 lần khi củ khoai tây bị nhiễm virus X và tăng gấp 6 lần khi củ khoai tây bị
nhiễm nhiều virus cùng lúc (X, S, M) (Vũ Triệu Mân, 1986) [6].
1.2.2.2. Lan truyền của virus khoai tây
Các virus khoai tây đƣợc truyền có hiệu quả bởi rệp. Rệp có thể định cƣ
ở khoai tây hay di cƣ từ cây trồng, cỏ dại khác. Potato leafroll virus (PLVR)
và potato virus Y (PVY) là những virus điển hình cho việc nghiên cứu cơ chế
của sự truyền virus qua rệp theo cách bền vững và không bền vững (persistent
and nonpersistent) (Vũ Triệu Mân, 2007) [8]. Nhiều virus ít gây thiệt hại đƣợc
truyền qua các côn trùng khác, đáng chú ý là rầy xanh đuôi đen, bộ trĩ, ruồi
trắng. Potato virus X (PVX) và một số chủng của potato virus S (PVS) đƣợc
truyền bởi sự tiếp xúc giữa bộ lá, các mầm, giữa các củ khi cắt và cũng thông
qua các dụng cụ nông nghiệp. Một số virus sinh sản trong đất trồng đƣợc truyền
bởi giun tròn (tabacco rattle virus) hoặc nấm (potato mop-top virus, tobacco
nerosis virus). Nhiều loài virus Andean có thể truyền bởi hạt (true potato seeds)
và phấn hoa. Trong hầu hết các trƣờng hợp thì nguồn lây nhiễm là bản thân cây
khoai tây (Kerlan, 2008) [40].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12
1.2.2.3. Phƣơng pháp phòng chống bệnh virus khoai tây
* Quản lí khoai tây giống
Mục đích của công việc này là phân loại chất lƣợng về phạm trù thƣơng
mại của khoai tây giống. Tiêu chuẩn này phụ thuộc vào từng nƣớc, tuy nhiên
mức độ nhiễm không nên quá 10% với tất cả các virus (Kerlan, 2008) [40].
Quá trình sản xuất khoai tây giống đảm bảo chất lƣợng gồm các bƣớc
chính sau:
+ Nhân giống trong điều kiện mức độ nhiễm virus rất thấp. Ví dụ nhƣ
trong ống nghiệm, hay trong nhà kính, ống nhựa ngăn chặn đƣợc vector hay
trong những cánh đồng cô lập ở vùng mà khả năng nhiễm virus thấp.
+ Kiểm tra cánh đồng bao gồm:
- Tỉa cây bị bệnh
- Diệt tất cả các nguồn lây nhiễm

- Có biện pháp xử lí chống lại các vector (sinh vật trung gian
truyền bệnh), đặc biệt là các côn trùng
+ Sử dụng kĩ thuật trồng đặc biệt tính đến ngăn chặn các vector nhƣ tỉa
cành khoai tây, trồng cây hàng rào.
+ Quản lí vụ thu hoạch: Kiểm tra ở phòng thí nghiệm trên diện rộng,
thông thƣờng sử dụng ELISA, đôi khi là các kĩ thuật phân tử.
* Nhân giống kháng virus
Có 3 kiểu kháng virus là: Resistance to infection hay field resistance;
hypersensitivity resistance (HR); extrem resistance (ER).
Resistance to infection đƣợc di truyền đa gen, đƣợc xác định bởi số củ
con cháu bị nhiễm. Nó bao gồm cả sự kháng với virus lẫn với tác nhân truyền
bệnh. Mức độ kháng phụ thuộc mạnh vào điều kiện môi trƣờng, thời gian
nhiễm, chất tiêm nhiễm và vector.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13
HRvà ER đƣợc quy định bởi các gen trội đơn lần lƣợt N và R. ER là
một dạng tăng cƣờng của HR (ER is an enhanced form of HR), kết quả là
triệu chứng không rõ ràng và không có sự nhiễm vào cơ thể. Ngƣợc lại, HR
gây ra những tổn thƣơng chết hoại cục bộ trên các lá đƣợc tiêm và trong hầu
hết các trƣờng hợp sự chết hoại này mở rộng tới lá thấp hay cao hơn, tới thân
và củ. Mặc dù virus phân bố không đều nhƣng có thể đƣợc phát hiện trong tất
cả các cơ quan.

Hình 1.1. Các gen kháng (màu xanh) với 4 virus chủ yếu
(PVY, PLRV, PVX, PVA) ở khoai tây.
(Theo: S. Marchadour, FNPPPT-INRA, Pháp)
Các chƣơng trình nhân giống khoai tây resistance to infection của các
virus chính đã đƣợc tiến hành từ lâu ở nhiều nƣớc trồng khoai tây. ER cũng
đƣợc khai thác cao, đặc biệt là ở các nƣớc mà quy định về khoai tây giống
đảm bảo chất lƣợng không đƣợc quản lí thoả đáng. Khả năng bảo vệ chống lại
một số virus chính (PVX, PVY, PVA, PVM) quy định bởi gen R đã đƣợc tìm

thấy trong một số loài họ cà dại nhƣ: S. stolonniferum, S. andigena, S.
chacoense, S. acaule. Những loài này đƣợc sử dụng trong các chƣơng trình
nhân giống ngay từ giữa những năm 1940. Gen N có mặt trong nhóm khoai
tây cổ bởi vậy nó sát nhập dễ dàng vào cây khoai tây mới. Ngoài ra, khoai tây
dễ biến đổi bởi các kĩ thuật di truyền.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14
Bên cạnh đó, sự kháng bắt nguồn từ mầm bệnh chống lại một số virus
chính (PVY, PVX, PMTV) đã đƣợc nghiên cứu tỉ mỉ (Kerlan, 2008) [40].
* Biện pháp kiểm dịch
Các biện pháp kiểm dịch nhằm ngăn chặn nguy cơ xâm nhập của các
virus lạ từ một quốc gia hay một lục địa khác. Cho đến bây giờ, chƣa có một
loại virus hay chủng nào trong danh sách kiểm dịch truyền ra ngoài vùng khởi
đầu của nó. Các kĩ thuật cần thiết cho việc kiểm tra các vật liệu xuất nhập
khẩu (củ, cành, hạt, phấn hoa, cây non trong ống nghiệm) đã đƣợc thiết lập.
Các virus đƣợc chuẩn đoán bởi các thí nghiệm sinh học trên cây chỉ thị đƣợc
chọn lựa, phần lớn kiểm tra bởi ELISA. Các kĩ thuật sinh học phân tử và kính
kiển vi điện tử cũng có thể đƣợc sử dụng (Kerlan, 2008) [40].
1.3. POTATO VIRUS Y
1.3.1. Phân loại
Potato virus Y (PVY) thuộc chi potyvirus và họ potyviridae. Đây đƣợc
xem là một họ lớn nhất và gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế nhất của virus
thực vật (Dimitre và cs, 2004) [28], (Tetsuji Ogawa và cs, 2008) [66].
1.3.2. Cây chủ
Phạm vi cây chủ tự nhiên của PVY gồm những cây thuộc 9 họ. Có thể
kể đến các cây sau: Khoai tây (S. tuberosum ssp.tuberosum); một vài loài
khoai tây địa phƣơng ở Andes nhƣ A. andigena; nhiều cây dại họ cà; hồ tiêu
(Capsicum spp.); thuốc lá (Nicotiana spp.); cà chua (Lycopersicon spp.); cà
tím (S. melongena); các cây cảnh (Petunia spp., Dahlia spp.); các cây lâu năm
(Physalis virginiana, P. heterophyla); một số cây hàng năm hoặc cây tự nhân
giống lâu năm. Nhiều cây ở những vùng riêng biệt cũng là cây chủ của PVY

nhƣ Cotula australis ở New Zealand hoặc Sorbaria tomentosa ở Himalaya.
Cỏ dại thuộc họ cà thƣờng là nguồn lây nhiễm PVY cho cà chua, hồ
tiêu. Chúng gồm:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15
+ S. nigrum và S. dulcamara ở nhiều quốc gia
+ S. chacoense và P. viscosa ở nam Mỹ
+ S. Florida, P. gracile, S. aculeatissimum, P. angulata, P. ciliosa và P.
floridana ở Floria
+ P. virginiana và P. heterophyla là những cây chủ qua đông ở bắc Mỹ,
S. dulcamara ở phía tây châu Âu hoặc Datura spp. ở các nƣớc địa trung hải là
nguồn lây nhiễm PVY cho khoai tây trồng cũng nhƣ khoai tây mọc tự nhiên.
Với thuốc lá ở USA, Canada, Italy, những cây cà chua, hồ tiêu, khoai tây
nhiễm virus đƣợc xem là nguồn lây nhiễm (Kerlan và cs, 2008) [41].
Khoảng 495 loài cây chủ thuộc 72 chi, 31 họ đƣợc sử dụng để làm các
thí nghiệm. Chúng gồm 287 loài thuộc họ Solanaceae; 28 loài thuộc họ
Amaranthaceae; 25 loài thuộc họ Fabaceae ; 20 loài thuộc họ Chenopodiaceae
và 11 loài thuộc họ Asteraceae. Phần lớn những cây này là những cây chủ tổn
thƣơng cục bộ. Từ những năm 1980-1990, Datura stramonium đƣợc chứng
minh là miễn dịch hoàn toàn với tất cả các chủng. Một số PVY có thể nhiễm
vào cây mô hình Arabidopsis thaliana (Kerlan và cs, 2008) [41].
N. tabacum , N. benthamiana, N. occidentalis nhạy cảm với tất cả các
chủng PVY và có thể sử dụng nhƣ các loài chuẩn đoán. Các cây non N.
tabacum thƣờng đƣợc sử dụng trong các thí nghiệm truyền virus qua rệp. Đây
cũng là cây chủ thích hợp cho nhân virus. Lƣợng virus thu đƣợc dao động từ
10 đến 25mg (có khi lên tới 40mg) trên 1kg lá thuốc lá . Ngoài ra, lá của cây
này là vật liệu nhiễm virus tốt nhất cho việc tích trữ (Kerlan và cs, 2008) [41].