Sử dụng dấu chuẩn phân tử để phát hiện gen kháng bệnh đạo ôn của các giống lúa (oryza sativa l ) và phương pháp chồng gen tạo giống kháng ổn định

Tác gi lu n án... Nguy n Th Lang và GS.TS... RAPD Random amplified polymorphic DNASAHN Sequential agglomerative hierechical nonoverlapping... Grisea Philippines [43].

GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

qu nêu trong lu n án là trung th c và ch a t ng c ai công b trong b t k côngtrình nào khác.

Tác gi lu n án

L I C M T

- Tôi xin chân thành g i l i c m n, l i tri ân sâu s c n GS.TS Nguy n Th Lang

và GS.TS Bùi Chí B u ã t n tình ch d n các ki n th c, n i dung, ph ng pháp và

là ngu n ng viên l n tôi c hoàn thi n lu n án

- Tôi xin chân thành m n:

+ Các th y cô tham gia gi ng y l p nghiên c u sinh khóa 1 a c s ào o

Vi n Lúa ng b ng sông C u Long

+ Vi n Lúa ng b ng sông C u Long ã giúp và t o i u ki n thu n l i chotôi trong su t th i gian c t p, th c hi n tài và hoàn thi n lu n án

+ Phòng Khoa c và H p tác qu c t Vi n Lúa ng b ng sông C u Long vàBan ào t o sau i c Vi n Khoa h c Nông nghi p Vi t Nam ã h ng d n vàgiúp tôi t n tình trong th i gian c t p, nghiên c u và b o v lu n án

+ Các th y cô trong h i ng c p c s , c p vi n ã t n tình góp ý giúp tôi ch nh

a hoàn thi n lu n án

+ Các nhà khoa h c ã g i nh n xét ánh giá và ch ra nh ng m b sung

a ch a lu n án

+ Các ng nghi p b môn Di truy n và Ch n gi ng-Vi n Lúa ng b ng sông

C u Long ã t n tính giúp và ng viên tôi trong su t th i gian c t p, th c

hi n tài và hoàn thi n lu n án

+ Gia ình cùng các n bè thân h u, ng nghi p ã luôn ng viên, giúp cho tôi trong su t th i gian c t p, th c hi n tài và hoàn thi n lu n án này

- Kính dâng lên ba má l i c m n su t i ã nuôi d y và ng viên con h c t p

Tác gi lu n án

Bùi Th D ng Khuy u

1.1.2 Ngu n gen kháng b nh o ôn t các gi ng lúa mùa a ph ng

BSCL

7

1.1.3 ng d ng c i ti n gi ng lúa có tính kháng b nh o ôn n nh 8

1.2.3 M i quan h gi a kí sinh và kí ch c a b nh o ôn 16

1.2.5 ng d ng d u chu n phân t trong ch n gi ng lúa kháng b nh o ôn 26

2.3.1 ánh giá ki u hình kháng, nhi m c a gi ng lúa v i b nh o ôn 39

3.2.2 Phát tri n qu n th th hai t t h p lai ch ng gen kháng o ôn 94

2.8 Thang m ánh giá nhi t tr h theo tiêu chu n c a IRRI 51

3.3 ánh giá 13 ch ng n m b nh o ôn lây nhi m trên b gi ng lúa

cao s n - V ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL

66

3.4 Phân nhóm di truy n ph n ng kháng nhi m c a b gi ng lúa cao

n v i 13 ch ng n m b nh o ôn - V ông Xuân 2006-2007,

Vi n Lúa BSCL

70

3.5 So sánh t ng quan gi a ánh giá ki u hình và ki u gen c a các

gi ng lúa mùa ph n ng v i n m b nh o ôn

79

3.6 So sánh ki u gen c a 4 qu n th BC1F1 t c p lai IR64/T Tép,

IR64/OM2514, IR64/C53, IR64/P47 thông qua d u chu n RM21

92

3.7 S liên quan gi a ki u gen Pik liên k t v i d u chu n RM21 và

ki u hình kháng o ôn c a qu n th F2 i ch ng C n Th

98

3.8 S liên quan gi a ki u gen Pi2 liên k t v i d u chu n STS-RG64

3.10 c m nông h c c a các dòng lúa ch ng gen kháng o ôn - V

ông Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL

DANH SÁCH CÁC HÌNH

2.1

3.1 S n ph m khu ch i PCR v i RM21 trên gel agarose 3% c a

3.13 S n ph m khu ch i PCR v i STS-RG64 trên gel agarose 1,5%

3.4 M c nhi m b nh c a 13 ch ng n m o ôn trên 3 b gi ng

lúa ch th , b lúa mùa và b lúa cao s n

BSCL trên 3 b gi ng lúa ch th , b lúa mùa và b lúa caon

73

3.1 Lai ch ng nhi u gen kháng t o gi ng lúa kháng b nh o ôn

n v ng

86

DANH C CÁC CH VI T T T

MR = KTB Moderately resistant = Kháng trung bình

RAPD Random amplified polymorphic DNA

SAHN Sequential agglomerative hierechical nonoverlapping

1 Tính c p thi t c a tài

c ta là n c s n xu t lúa l n th 5 trên th gi i v i s n l ng n m 2010kho ng g n 40 tri u t n và xu t kh u g o ng hàng th 2 v i s n l ng n m 2010

là 6,8 tri u t n Nh ng thành t u trên t c là nh n ng su t lúa gia t ng áng, t n m 2000 n ng su t trung bình 4,24 t n/ha nh ng n n m 2009 n ng su ttrung bình t 5,24 t n/ha [31] Xu h ng s p t i, duy trì s n l ng lúa g o ngàycàng t ng trong s n xu t khi ng i nông dân ph i i m t v i nh ng thách th c l n

s b c phát sâu b nh gây h i nghiêm tr ng do áp l c thâm canh, di n tích t

tr ng lúa b thu h p, dân s gia t ng Vì v y, nh ng thi t h i v n ng su t lúa do

ch b nh t n công nh h ng r t l n n s n l ng lúa g o

Trong quá trình sinh tr ng và phát tri n, cây lúa ch u s t n công c a nhi u

lo i d ch b nh và côn trùng, làm nh h ng n n ng su t, nh t là nh ng gi nglúa có th i gian sinh tr ng ng n, n ng su t cao G n ây, cùng v i vi c chuy n i

c u cây tr ng ng i ta ã áp d ng nhi u bi n pháp thâm canh, s d ng nhi u

gi ng cây tr ng nh p n i có n ng su t cao nh ng kh n ng ch ng ch u kém ã làmbùng phát nhi u d ch b nh

nh o ôn do n m Magnaporthe grisea gây ra, là m t trong nh ng b nh

nghiêm tr ng nh t cây lúa vì có a bàn phân tán r ng và gây tác h i n ng B nhlan truy n thành d ch và có th làm gi m n 50% n ng su t lúa [85] N m 2005,

n 70% gi ng lúa tr ng BSCL b nhi m b nh o ôn ã gây t n th t không

nh n n ng su t lúa [54] Hi n nay, bi n pháp phòng tr b nh ch y u v n là bi npháp k thu t canh tác và ch phòng ng a có gi i h n, còn i v i bi n pháp hóa

c thì ch a có thu c c hi u cho b nh này H n n a, n m o ôn có tính bi n d

t cao, chúng d t o ra nhi u nhóm nòi sinh h c [28] Vì v y, bi n pháp t i u

ng n ng a lâu dài b nh o ôn trên lúa là vi c t o ra các gi ng kháng, nó s mang

i hi u qu phòng tr cao, nông dân d áp d ng Tuy nhiên, trong s n xu t các nhà

ch n gi ng ã g p r t nhi u v n khó kh n do áp l c ch n l c gi ng kháng và

thu c b o v th c v t ã phá v cân b ng t nhiên, nên tính kháng này th ngkhông b n v ng.

t khác, s gen kháng b nh o ôn trong b gi ng lúa BSCL ch có 4gen, s gen này còn quá ít so v i s gen kháng ã tìm c trên th gi i nh v y làkhông n nh [8] Ph n l n các gi ng lúa c phóng thích u b nhi m tr l i v i

nh o ôn, gi ng kháng ch t n t i vài v trong s n xu t BSCL, nông dân ph ithay gi ng m i vì nòi b nh có c tính cao h n hình thành [12], [14]

Hi n nay, ng i ta ã tìm th y có ít nh t 50 gen n ch l c kháng b nh o

ôn (Pi) t nhi u gi ng lúa [79], [118] H u nh m i gen n th hi n tính kháng v i

t nòi chuyên bi t nào ó Vì v y, vi c ch n l c ngu n gen kháng có hi u qu i

i các nòi n m o ôn t n t i ph bi n trong s n xu t s r t c n thi t trong khâu

ch n gi ng kháng b nh Tuy nhiên, tr c s bi n ng c a qu n th n m s gâynhi u b t l i cho ký ch nên vi c t o gi ng kháng n nh ang c nghiên c usâu r ng, c bi t chi n l c th c hi n ch ng nhi u gen kháng (pyramiding) tnhi u ngu n khác nhau vào m t gi ng [5] V i s ti n b c a công ngh sinh h c,

ng i ta ã nghiên c u thành qui trình MAS (marker-assisted selection) trong c i

ti n gi ng lúa, b ng cách dùng d u chu n (marker) phân t ADN thông qua kthu t PCR s ch n gi ng kháng b nh o ôn có hi u qu D a vào d u chu n phân liên k t ch t v i gen kháng m c tiêu, ng i ta có th xác nh c nh ng câymang gen kháng m t cách nhanh chóng và chính xác

Vì v y, tài “S d ng d u chu n phân t phát hi n gen kháng b nh o

ôn c a các gi ng lúa (Oryza sativa L.) và ph ng pháp ch ng gen t o gi ng kháng

n nh” c th c hi n t o ra gi ng lúa có tính kháng b nh o ôn b n v ngtrong s n xu t

2 M c tiêu nghiên c u c a tài

Xác nh ch ng n m b nh o ôn gây c tính ph bi n BSCL và v t li ucho gen kháng c a các gi ng lúa i v i nhóm ch ng n m này

Xác nh d u chu n phân t liên k t ch t v i các gen kháng b nh o ôn trêncác gi ng lúa

ánh giá hi u qu ch ng gen kháng b nh o ôn

3 Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a tài

Ý ngh a khoa h c

Xác nh ch ng n m b nh o ôn gây c tính ph bi n BSCL

Xác nh c v t li u di truy n mang gen kháng b nh o ôn trên lúa làm

s cho quá trình lai t o

ng d ng d u chu n phân t xác nh gen kháng b nh o ôn trên các gi nglúa

Lai t o qu n th ch ng nhi u gen kháng b nh o ôn t o gi ng lúa có tínhkháng n nh

Ý ngh a th c ti n

Cung c p v t li u ban u ch n gi ng lúa kháng b nh o ôn BSCL

Cung c p các dòng lúa ch ng nhi u gen t o tính kháng n nh

M t s k t qu c a tài có th s d ng trong các công trình nghiên c u ti ptheo và trong gi ng y

4 i t ng nghiên c u và ph m vi nghiên c u c a tài

lúa ch th kháng b nh o ôn n gen qu c t

Nh ng gi ng lúa mùa a ph ng Vi t Nam

Nh ng gi ng, dòng lúa có kh n ng kháng c o ôn

Nh ng gi ng lúa có n ng su t cao, ng n ngày ang c tr ng ph bi n vùng BSCL.

Qu n th con lai c a nh ng c p b m mang gen kháng

CH NG I

1.1 C s khoa c a tài

nh o ôn hay còn g i là b nh cháy lá lúa do n m Magnaporthe grisea

Barr gây ra, nó có di n tích phân b r ng, tính bi n d cao và kh n ng gây h inghiêm tr ng B nh có th gây h i trong su t th i gian sinh tr ng c a lúa, t giai

n m cho n chín Tính kháng b nh o ôn trên cây lúa là do gen ki m soát nên

vi c xác nh gen kháng thông qua các ADN marker r t c n thi t cho công tác ch n

o gi ng kháng [1]

Có kho ng h n 50 gen chính (Pi) kháng o ôn trên lúa ã c xác nh

[79], t t c là các gen tr i tr gen pi-21 là l n [58], có 7 gen c phân l p Pib,

Pi-ta, Pi36, Pi9, Pi2, Pi-d2, Pi-zt [91] Các ADN marker: RFLP, RAPD, AFLP, STS,

SSR, SNP là các lo i marker thông d ng xác nh gen kháng b nh o ôn, chúng

a trên nguyên t c liên k t ch t (< 5 cM) v i gen m c tiêu trên b n gen [126]

nh h ng ch n gi ng kháng sâu b nh là công vi c còn nhi u khó kh n, do thay i nhanh c a m m b nh, bu c nhà ch n gi ng ph i th ng xuyên áp d ngnhi u ph ng pháp t o tính kháng n nh [44] M t cách c i ti n tính kháng

n v ng i v i b nh o ôn là chi n l c ch ng gen kháng (pyramiding), b ngcách lai nhi u gi ng có các gen kháng khác nhau c m t gi ng mang nhi ugen kháng, có ph kháng r ng v i nhi u nòi n m gây b nh o ôn [67] N u b nh

có kh n ng v t qua gen kháng này thì v n còn gen kháng khác [50]

1.1.1 M t s gen kháng b nh o ôn ch y u trên cây lúa

Gen kháng o ôn Pi-2 c l p b n và liên k t ch t v i marker RG64

trên nhi m s c th s 6 v i kho ng cách di truy n là 2,8 cM Gen Pi-2 c xem làgen kháng ph r ng v i các nòi gây b nh o ôn ông Nam Á [140] Zhu [144]ánh d u b n gen c a b nh o ôn v i gen Pi-zh dùng RAPD marker và phát

hi n gen này n m trên nhi m s c th s 8 Gen kháng Pi-zh là gen có m c kháng

trung bình v i h u h t các nòi gây b nh Philippines và có m c kháng r t cao

Vi t Nam

Wang [132] ã thi t l p b n v i hai gen Pi-5 trên nhi m s c th s 4 và Pi-7 trên nhi m s c th s 11.

Gen Pi-ta 2 và gen Pi-ta là 2 alen kháng khác nhau nh v trên cùng m t

locus, hai gen này ã c thi t l p b n di truy n, nh v tâm ng nhi m s c

th s 12 [135] Rybka cho r ng 2 gen này nh v trên b n v trí ch ng l p nhau

ng ph ng pháp phân tích ki u gen theo gi n c a m t dòng ng gen (NILs =near-isogenic lines)

Tsunematsu [129] ã gi i thi u b gi ng ch th qu c t n gen trên n n ditruy n c a gi ng LTH, b này g m 31 dòng mang 24 gen kháng b nh o ôn khácnhau

Gen kháng Pi-5(t) c xác nh trên qu n th c n giao F7 c a t h pMoroberekan/CO39 v i 127 RFLP marker [138] Inukai [70] phân tích di truy n

cho th y Pi-5(t) có ph kháng r ng v i tính kháng b nh o ôn trên lúa, liên k t

ch t v i Pi-3(t) và Pii (t) Do có ph kháng r ng nên gen kháng Pi-5(t) là c s di

truy n r t l n cho vi c nghiên c u tính kháng n nh

Hai gen kháng b nh o ôn Pi-24(t) và Pi-25(t) ã c xác nh l n l t

trên nhi m s c th s 12 và 6 Gen Pi-24(t) liên quan n tính kháng b nh o ôntrên lá, có ngu n g c t gi ng lúa Zhong156, c gi i h n b i 2 marker: RAPDmarker (N7) và RGA marker (Nlrr-3) Kho ng cách di truy n c a 2 marker này là

0,8 cM Gen Pi-25(t) liên quan n tính kháng b nh o ôn trên lá và trên c bông,

có ngu n g c t gi ng lúa Gumei2, liên k t RFLP marker (RG456) v i kho ng cách

di truy n là 1,5 cM và RAPD (A7) v i kho ng cách di truy n là 1,8 cM [141].Conaway [50] ã dùng microsatellite marker phát hi n gen kháng o ôn là Pi-z

nhi m s c th s 6, liên k t v i marker MRG5836 v i kho ng cách di truy n là2,9 cM và marker DP1 là 1,4 cM

Trên gi ng T Tép, ng i ta xác nh có ch a nhi u gen kháng Trong ó:

gen Pi-2, Pi-Cl kháng nòi n m có ngu n g c BSCL cùng nh v trên nhi m s c

th s 6 [21], gen Pi-tp(t) liên k t RM246 [38], ã phân l p gen Pi-k h n m trênnhi m s c th s 11 (gen này có ph kháng r ng cho vùng ông B c n ) [118]

Tóm l i, ph n l n các gen kháng b nh o ôn ch l c c tìm th y t ptrung nhi u trên nhi m s c th s 4, 6, 11, 12 [118] Trong s nh ng gen kháng này

có gen có nhi u alen cùng nh v trên m t locus, ho c chúng liên k t ch t v i nhau

Gen Pi-z có các alen Pi-zt, Pi-z5; Pi-ta có 2 alen, Pi-k có 5 alen [115] Gen Pi2 liên

t ch t v i gen Piz-t [143], v trí locus Pi2/9 c ng c xác nh trên 4 loài lúahoang [51], các gen này cùng n m trên nhi m s c th 6

1.1.2 Ngu n gen kháng b nh o ôn t các gi ng lúa mùa a ph ng BSCL

Tép là gi ng lúa mùa a ph ng có kh n ng kháng b nh o ôn r t n

nh v i ph kháng r ng Gi ng này c s d ng nh là m t trong nh ng gi ngchu n phân lo i các nòi n m o ôn [28], [122] K t qu ánh giá qu gen cây lúa

c phân t c ng ã xác nh c m t s gi ng lúa mùa a ph ng c a khu

c BSCL có mang gen kháng o ôn qua nhi u v là: T Tép, Samor n, Gié Nòi,

Ba Lê, Nh Vàng, Nh Th c, Sóc Nâu, Ông Kho, Tr ng Chùm, Tàu H ng(nhóm lúa n c tr i), Nàng Tri, Ch t C t (nhóm lúa n i) [3]

t qu nghiên c u g n ây v tính kháng b nh o ôn c a b gi ng lúa mùa

i 3 nòi n m POM1, POM2, POM3 (phân l p t i Vi n Lúa BSCL) và nòi PO6-6

(t Vi n Lúa qu c t ) xác nh gi ng S i á, T Tép kháng r t t t v i c 4 nòi, ây

là ngu n v t li u di truy n quý cho nghiên c u ch ng gen kháng b nh o ôn.[102] Trong s 4 marker liên k t v i gen mang tính kháng b nh o ôn nòi PO6-6

là RM21, RM168, RM215 và RM250 ch có marker RM21 liên k t v i gen kháng

o ôn

Nishizawa [106] nghiên c u t ng hi u qu tính kháng b nh o ôn v i nòi

m 007.0 và 333 trong cây lúa japonica chuy n gen b ng s th hi n c a gen mã hóa chitinase (cht).

n , ng i ta c i ti n gi ng kháng b nh o ôn trong s n xu t b ng

cách ch ng 2 gen kháng Pi-2t và Pi-9t [121], các gi ng c i ti n này cho th y hi u

c c a các gen kháng c ph i h p vào Các gi ng IR36, IR50, IR64 và IR72 ã

c k t h p ch ng ba gen kháng Pi1, Pi-2t và Pi-4t vào c i thi n tính kháng

nhi m s c th s 11 K t qu tìm th y con lai kháng ít nh t 2 nòi n m Ngoài ra,

khi phân l p con lai có s hi n di n c a gen kháng Pi-tq1, tính kháng th hi n t ngtác không tuy n tính và có nh h ng tính kháng QTLs trong qu n th phân ly

ng d ng MAS trong ch n gi ng kháng b nh o ôn, hai gen có ph kháng

ng BSCL (Pi2 và PiCl) ã c xác nh trên nhi m s c th s 6 trên qu n th

F2 c a t h p OM1308/T Tép [21]

1.2 Tình hình nghiên c u trong và ngoài n c

1.2.1 S phát tri n c a b nh o ôn trên cây lúa

nh o ôn có l ch s lâu i là m t trong nh ng b nh h i ph bi n nh t các n c tr ng lúa trên th gi i B nh c phát hi n u tiên Italia n m 1560 sau

ó là Trung Qu c n m 1637, Nh t B n - 1760, M - 1906, n - 1913, v.v

Hi n nay, b nh c coi là b nh h i chính c a lúa vì di n tích phân b r ng và tác

i nghiêm tr ng nh t m t s n c nh Nh t B n, n , Philippin và Vi t Nam

nh có th làm gi m n ng su t t 0,7 - 17,4%, m c thi t h i còn tu thu c vàocác y u t có liên quan khác (gi ng lúa, bi n pháp phòng tr , phân bón, th i ti t…)[28]

n c ta, Vincens (ng i Pháp) ã phát hi n b nh vùng Nam B vào n m

1921 N m 1951, Roger (ng i Pháp) ã xác nh s xu t hi n và gây h i c a b nh vùng B c B [25] B nh o ôn xu t hi n c 3 mi n B c, Trung, Nam, nh ng

c b nh x y ra tr m tr ng th ng mi n B c, mi n Trung [33]

i BSCL, b nh phát tri n thành d ch Sóc Tr ng t nh ng n m 1978, liên

ti p các n m 1980, 1981, 1982 d ch b nh o ôn c ng gây h i n ng các t nh Ti nGiang, B n Tre, ng Tháp, An Giang, trên m t s gi ng NN3A, NN7A, MTL32,MTL36 làm gi m n ng su t kho ng 40% B nh o ôn tái phát hàng n m và pháttri n trên di n r ng, n m 1995, các gi ng IR50404, OM269-65 và m t s gi ng lúakhác b nhi m h u h t các t nh BSCL v i trên 200.000 ha, v i m c thi t h ichung c tính t 10 - 15% [12] T u n m 2000 - 2005 b nh có nguy c bùngphát trên di n r ng v i h u h t các gi ng ng n ngày ang s n xu t ph bi n BSCL [10] B nh xu t hi n ngày càng nhi u, gây h i th ng r t n ng vào vông Xuân [16], khi th i ti t có nhi u s ng mù v i nhi t l nh 16 - 200C r tthích h p cho các bào t n m o ôn phát tri n

1.2.1.2 Nguyên nhân và tri u ch ng b nh o ôn

nh do n m Magnaporthe grisea (Hebert) Barr [giai n h u tính] thu c

Moniliaceae, b Moniliales, l p N m B t Toàn [113].

nh o ôn có th phát sinh t th i kì m n lúa chín và có th gây h i

lá, lá, lóng thân, c bông, gié và h t [19], [25], [28]

t b nh trên lá m : lúc u hình b u d c nh , sau t o thành hình thoi nh

ho c d ng t ng t hình thoi, màu nâu h ng ho c nâu vàng Khi b nh n ng, t ng

ám v t b nh k ti p nhau làm cây m có th héo khô ho c ch t

t b nh trên lá lúa tr ng thành: lúc u là nh ng ch m nh màu xanh l c

ho c v t d u m , sau chuy n màu xám nh t S phát tri n ti p t c c a tri u ch ng

nh th hi n khác nhau tu thu c vào m c ph n ng c a cây Trên các gi nglúa m n c m các v t b nh to, hình thoi, dày, màu nâu nh t, có khi có qu ng màuvàng nh t, ph n gi a v t b nh có màu nâu xám Còn trên các gi ng ch ng ch u, v t

nh là nh ng ch m nâu r t nh , hình d ng không c tr ng các gi ng có ph n

ng trung gian, v t b nh hình tròn ho c hình b u d c nh , xung quanh v t b nh có

vi n màu nâu Nhi u v t b nh có th phát sinh trên lá, làm lá b ch t nhanh chóng

t b nh c bông, c gié, h t lúa: các v trí khác nhau c a bông lúa u có

th b b nh v i tri u ch ng các v t b nh màu nâu xám h i teo th t l i V t b nh trên bông xu t hi n s m thì bông lúa b lép, n u xu t hi n mu n khi h t ã vào ch cthì gây hi n t ng gãy c bông N m kí sinh v tr u và có th bên trong h t làngu n truy n b nh t v này qua v khác

Ph n ng c a cây lúa i v i b nh o ôn còn ph thu c vào th i kì sinh

tr ng c a cây, nh ng lá non nhi m n ng h n lá già Cây lúa th ng nhi m b nh

ng giai n m và th i gian ch i t i a n giai n tr c khi tr bông[80]

i v i n m b nh o ôn, lúa là ký ch chính, n m còn l u t n trên các cây

ký ch ph khác m c quanh ru ng nh m t s cây h hòa th o, c g ng, c gà…

1.2.1.3 S phát tri n c a các nòi kí sinh gây b nh o ôn

Các vùng tr ng lúa trên th gi i ã có t i 256 nòi n m o ôn xu t hi n

c ta, xác nh trên b gi ng ch th nòi qu c t ã có nhi u nhóm nòi o ôn kí

hi u là IB, IC, ID, IE, IF, và IG phân b t Qu ng Nam, à N ng n các t nh ng

ng B c B Các nhóm nòi có s c gây b nh cao các t nh mi n B c là IB, IE, IF,IC-1, IA-71, IC-23 Các nhóm IA, ID, và IG có kh n ng gây b nh cao các t nhBSCL [25]

Tr c ây các k t qu nghiên c u cho th y BSCL có t i 7 nòi n m chínhgây b nh o ôn, trong ó có 2 nòi quan tr ng nh t, có m i n i c a vùng BSCL

a theo b gi ng ch th c a Nh t, 2 nòi này c t tên theo mã nòi là 002.4 và507.6 [107] các t nh phía B c có 6 nhóm nòi n m phân b tùy vùng Th ngtrong ph m vi m i t nh có t 3-4 nòi khác nhau Do có nhi u nòi gây b nh và c

tính d bi n d c a n m Magnaporthe grisea nên d n n s d m t tính kháng c acác gi ng lúa Don [52] thu th p 78 isolate (dòng) t ng b ng sông H ng vàBSCL ã phân nhóm lineage (ph h ), phía B c có 4 nhóm, phía Nam có 1 nhóm,tuy nhiên khi phân nòi, không có nòi nào xu t hi n c 2 vùng K t qu trên cho th y

qu n th n m b nh o ôn hoàn toàn khác nhau hai vùng ng b ng, qu n th

m phía B c a d ng h n phía Nam, có th do s khác nhau v c c u gi ng và

u ki n th i ti t khác nhau [26]

Các k t qu phân nòi g n ây xác nh mi n B c và mi n Trung có t t

88 haplotype chia làm 24 nhóm, trong ó 5 nhóm 2, 7, 9, 12, 17 và 3 haplotype 2-3,7-10, 17-1 r t ph bi n S a ng a ký ch ã nh h ng ho c quy t nh n

s a ng a qu n th n m gây b nh h n là vùng a lý [84] BSCL có 9 nòi

n m ph bi n là 000.0, 000.1, 000.4, 002.0, 002.4, 004.0, 100.0, 102.4 và 112.4,trong ó nòi 000.0 chi m u th phân b u chín nh, nh Long có 4 nòi(000.0, 000.4, 100.0 và 112.4), C n Th có 6 nòi (000.0, 000.1, 000.4, 002.0, 002.4

và 100.0) T m 1999 n n m 2005, các nòi ng có s bi n ng, tuy nhiên s

bi n ng này ng không thay i hoàn toàn c c u a qu n th n m b nh o ôn,

vì 4 nòi ph bi n v n còn hi n di n m t s t nh a vùng BSCL nh 000.0,002.0 Cà Mau, 002.4 C n Th và Kiên Giang, 102.4 Long An, Kiên Giang và

Cà Mau [14]

S hi n di n a nòi gây b nh o ôn c báo cáo l n u tiên Nh t, sau

ó m i qu c gia phát tri n m t b gi ng phân nòi riêng n n m 1967, Atkins[36] ã ngh b gi ng phân nòi qu c t g m 8 gi ng: Raminad Str.3, Zenith, NP-

125, Usen, Dular, Kanto 51, Sha-tiao-tsao (CI 8970-S), Carolo Noda [107] phân

nòi n m Pyricularia grisea theo mã s d a trên b gi ng ch th c a Nh t: Shin 2

(khi nhi m tính là 1), Aichi Asahi (2), Ishikari Shiroke (4), Kanto51/Kusuabe(10), Tsuyuake (20), Fukunishiki (40), Yashiromochi (100), Pi No.4 (200), Toridel(400), K 60 (0.1), BL1 (0.2), K59 (0.4) Mu n xác nh tên nòi c ng t t các

gi ng trong b ch th b nhi m v i nòi ó, ví d nòi 000.0 kháng v i t t các

gi ng trong b ch th c a Nh t, còn v i nòi 000.1 ch duy nh t gi ng K.60nhi m G n ây nh t, phân nòi theo b gi ng ch th n gen a IRRI n m 2009,

IRRI phân 23 gen kháng ra làm 5 nhóm : (1) LTH, IRBLa-A (Pia), IRBLsh-S (Pish), IRBLb-B (Pib) và IRBLt-k59 (Pit) ; (2) ba dòng n gen v trí Pii là IRBLi-F5 (Pii), IRBL3-CP4 (Pi3(t)) và IRBL5-M (Pi5(t)) ; (3) y dòng n gen

trí Pik là IRBLk-Ka (Pik), IRBLkp-K60 (Pik-p), IRBL7-M (Pi7(t)), IRBLkm-Ts (Pik-m), IRBL1-CL (Pi1), IRBLKh-K3 (Pik-h) và IRBLKs-S (Pik-s) ; (4) b n dòng

v trí Piz là IRBLz-Fu (Piz), IRBLz5-CA (Piz-5), IRBLzt-T (Piz-t) và IRBL9-W (Pi9) ; (5) y gen v trí Pita là IRBLta2-Pi (Pita-2), IRBLta2-Re (Pita-2), IRBL12-M (Pi20(t)), IRBLta-K1 (Pita), IRBLta-CP1 (Pita), IRBL19-A (Pi19(t)), IRBL20-IR24 (Pi20(t)) M i m t nhóm có 3 n dòng ch a ba gen khác nhau

c qui c code 1, 2 và 4 [97]

a vào di truy n và hi n t ng kháng b nh, ng i ta có th chia tính khángsâu b nh h i thành 2 nhóm [8]: tính kháng d c và tính kháng ngang

Tính kháng d c còn c g i là tính kháng chuyên bi t i v i nòi, tínhkháng không ng nh t, tính kháng do gen ch l c, tính kháng ch t l ng, tínhkháng không b n v ng.

Tính kháng ngang còn c g i là tính kháng t ng ph n, tính kháng ng

nh t, tính kháng ngoài ng, tính kháng do gen th y u, tính kháng a gen

Tính kháng b n v ng th ng i ôi v i tính kháng trên ng, hay tính kháng

t ph n Tính kháng ngang c ng liên quan n tính kháng b n v ng v i c m

là v t b nh n hình u khi n b i a gen và không m t nòi nào có th làm m t

hi u l c tính kháng này [130] Tính kháng do a gen th ng có quan h v i tínhkháng n nh, bi u th s a d ng di truy n Trong u ki n nh v y có r t ít ho ckhông có m t dòng n m kí sinh nào v t qua n i s ki m soát c a m t nhóm gennào ó [67] Tuy nhiên, tính kháng b n v ng không t n t i v nh c u mà nó s bi n

i [23]

Trong tr ng h p b nh o ôn cây lúa, ng i ta ã chú ý t i m i t ng tác

gi a kí ch và kí sinh vì m i t ng tác này có tính ch t ng ti n hóa cao, có ngh a

là m c ti n hóa c a tính kháng s i kèm theo m c cao c a s chuyên tính[4] Tính kháng c a cây ch là do m t gen c bi t t ng ng v i kí sinh có genkhông c tính

Do tính ch t bi n d c a n m b nh o ôn, nông dân ang ng tr c m t

th thách vô cùng khó kh n ki m soát tính kháng b nh h i cây lúa Nhi u tác gicho r ng hi n t ng l ng gi i tính và d nhi m s c t bào c a n m o ôn là c

ch d n n bi n ng di truy n [28] Các nòi n m m i c hình thành ch y u do

bi n i gen luôn x y ra trong quá trình sinh s n h u tính và vô tính c a n m

nh o ôn, gây nên các c tính và kh n ng xâm nhi m khác nhau trên cây lúa[28], [67], [122] Chính vì v y tính kháng c a các gi ng lúa r t khác nhau i v i

m b nh o ôn, các gi ng kháng không duy trì c tính kháng b nh lâu dài mà

nó s b nhi m tr l i sau m t th i gian canh tác do s phát tri n c a các nòi m i

a n m b nh o ôn [28], [31]

Tính gây b nh c a các nòi còn thay i rõ theo vùng a lí, cho nên nòi cxác nh n c này không th so sánh v i các n c khác Có m t vài gi ng kháng

th hi n tính kháng n nh i v i b nh o ôn, nh ng trong nhi u tr ng h p tínhkháng này vô cùng ph c t p [23]

Trong qu n lý b nh o ôn, ng i ta ã áp d ng nhi u bi n pháp kh ng

ch b nh nh dùng thu c hóa h c, c y xen k nhi u gi ng ho c h n gi ng trong 1vùng, tr ng gi ng kháng Nh t, nhi u tác gi ã nghiên c u kh ng ch b nh o

o ôn là m t h ng phát tri n mang l i hi u qu kinh t cao Các gi ng lúa kháng

nh c t o ra theo ph ng pháp truy n th ng th ng b m t tính kháng sau 1

n 5 n m do mang gen kháng n gen ch kháng c m t vài nòi n m trong khi

qu n th n m a d ng và d hình thành ch ng nòi m i [86]

Tr c s ki n ng ti n hóa gi a kí ch và kí sinh c a Flor [56], gen R c a

cây lúa và gen avir c a kí sinh, ng i ta a ra gi i pháp sau [22]:

- Gia t ng kh n ng ng n c n m nh m s phát sinh nòi

- S d ng tính kháng s l ng làm suy gi m s kéo dài giai n sinh s n

a nòi

- Dòng hóa gen kháng thành công là ti n kh ng nh c s phân t và hóasinh c a gen kháng theo h ng b n v ng

- Phân tích di truy n c a nòi n m: xác nh gen kí sinh là tín hi u c s , xác

nh y u t phát sinh b nh là công c tìm gen kháng

1.2.2 Gen kháng b nh o ôn trên cây lúa

Di truy n tính kháng b nh o ôn c nghiên c u t n m 1917, sau khiBiffen và Nilsson - Ehle ch ng minh tính ch ng b nh trong cây do gen u khi n[28] Tính kháng o ôn có th c u khi n b i các gen n ho c t các loci

a tính tr ng s l ng (QTL) (gen ph ) Tính kháng do n gen s ng n c n hoàntoàn chu k s ng c a nòi b nh trong u khi n không t ng h p, tính kháng do cácgen ph s làm gi m kh n ng hình thành bào t c a qu n th b nh d i u ki n

ng h p Các gen kháng (R genes) b nh o ôn trên lúa ã c nghiên c u r ngrãi u nh ng n m 1960, Goto, Yamasaki và Kiyosawa thi t l p h th ng gi ngchu n nòi i v i n m b nh o ôn trên lúa Nh t [61], [82], [117] ã xác nh

c m t lo t các gen kháng b nh o ôn Pi-a, P-ii, P-ik, Pi-k s , Pi-k h , Pi-k m , Pi-k p , Pi-z, Pi-z t , Pi-ta, Pi-ta 2 , Pi-b, Pi-t, và Pi-sh [55], [69], gen Pi u tiên do Kiyosawa[81] t tên Khush [79] công b ã có kho ng 50 gen chính (Pi) và nhi u gen ph

kháng o ôn trên lúa c xác nh Các gen chính l n l t c tìm th y có tên là

Pi1, Pi2, Pi3, Pi4, Pi5, Pi6, Pi7, Pi9, Pi10 và Pi11 [42], [132], Pia, Pib, Pik, Pit, Pita, Pita2, Pi12, Pi17, Pi18, Pi19, Pi20, Pi23, Pi57, Pi62 [98], Pii và Pi15 [108], pi21 [58], Pi25 [137], Pi27 [145], Pi24, Pi25, Pi26, Pi27, Pi28, Pi29, Pi30, Pi31 và Pi32 [115], Pi33 [39], Pish [60], Pi35 [105], Pi36 [89], Pi37 [45], Pi38 [62], Pi39 [90] và Pi40 [74].

Tuy nhiên, vi c phân l p (cloning) các gen kháng b nh o ôn này v n ch a

c ghi nh n, ch có 7 gen Pib [132], Pita [41], Pi9 [109], Pi2, Pizt [143], Pid2 [46] và Pi36 [91] phân l p hoàn thi n Các gen kháng c phân l p có trình t gi i

mã mang v trí k t n i nucleotit (nucleotide-binding site = NBS), vùng nh c l i giàuleucine (leucine-rich repeats = LRR) và protein kitinase (PK) [109]

Nhi u báo cáo xác nh các gen kháng ch l c nh v h u h t trên các nhi m

c th , nh ng t p trung ch y u 4 c m (cluster) trên các vùng nhi m s c th s 4,

6, 11, 12 [122] u này ch ng t , các gen kháng cùng m t c m có tính h hàng

i nhau hay b t k m t trong nh ng c m này có m t gen kháng chung (gene

family) cho t ng c m, ây là c s l n cho s liên k t gen và xem xét ph kháng

ng c a gen [134]

1.2.3 M i quan h gi a kí sinh và kí ch c a b nh o ôn

i quan h gi a ký sinh và ký ch , c ng v i nh h ng c a môi tr ng là

ch thu hút s quan tâm c bi t c a các nhà khoa h c trong khi nghiên c u tínhkháng sâu b nh h i i v i cây tr ng

hi u bi t v d ch t h c, sinh lý h c, sinh h c phân t , di truy n h c, qu n

th h c vô cùng c n thi t cho chi n l c t o tính kháng b n v ng i v i s n xu tcây tr ng

M t trong nh ng thành t u có ý ngh a nh t trong th p k qua i v i cây lúa

vô cùng khó kh n ki m soát b nh h i cây tr ng, nh m xác nh tính kháng b n

ng ó là tính kháng c a cây ch c th hi n m t cách lâu dài, trên nhi u vùngcanh tác r ng l n Tính kháng b n v ng còn c xem xét d i góc "ch t l ng

a tính kháng" Trên th c t , tính kháng b n v ng th ng k t h p v i tính khángkhông chuyên tính và có tính ch t s l ng, nh ng s hi u bi t v m i quan h này

n ch a rõ ràng trên c s sinh hóa h c Thông qua phân tích di truy n, ng i ta

có th d a trên ki u hình c a tính kháng b n v ng gi i thích c s di truy n c a

nó [132] G n ây, vi c phân l p các gen kháng b nh h i cây lúa và nhi u loài khác

ã c th c hi n thành công u này giúp cho chúng ta kh ng nh c s khoa

c c a c u trúc phân t và hóa sinh trong nghiên c u các gen kháng T ó, ng i

ta s ti p t c tìm hi u thêm c s phân t c a tính kháng b n v ng

* V di truy n h c

Khi tr ng m t gi ng mang gen kháng m i trên ng thì s có m t nòi sinh lý

có gen c xu t hi n t n công gi ng mang gen m i, ban u ký sinh chi m m t t l

nh và t n công t do cây kháng trên di n r ng Theo th i gian, qu n th n m kýsinh c nhân lên n m t lúc nào ó m nh phá v c qu n th ký ch manggen kháng m i [13] M t gen kháng m i có th b o v cây tr ng vài tháng n vài

m có khi vài ch c n m, gen kháng b nh cháy lá Nh t th ng ch u ng c ba

m, gi ng IR48 b nhi m cháy lá sau g n 20 n m phóng thích (1980-2000), ph n

n các gi ng lúa phóng thích BSCL u b nhi m cháy lá tr l i do áp l c thâmcanh Ngoài ra, tính ch ng ch u i v i b nh là k t qu do di truy n ký ch ukhi n cho phép ký sinh phát sinh và phát tri n theo ký ch nh ng cây ch v n t ng

tr ng t t nh tr ng h p IR64 và IR20 nhi m b nh cháy lá nh ng trên di n tích

ng v n m b o c n ng su t [13], [17] Ho c c tính t ng ng nhau c a kýsinh và tính kháng c a ký ch Khi cây tr ng c ch ng v i hai dòng sinh lý khácnhau gi ng có th kháng v i dòng này và nhi m v i dòng khác, ng c l i m t nòigây b nh em ch ng cho 2 gi ng m t gi ng bi u hi n nhi m, gi ng kia bi u hi nkháng Tr ng h p m t, m t nòi s h u v t li u di truy n có th t n công cây tr ng

ó, còn nòi khác thì không th , tr ng h p hai, gi ng cây tr ng ch a v t li u ditruy n ch ng l i ký sinh g i là kháng, gi ng còn l i không có v t li u di truy n nàynên nhi m [13]

Flor s ng ti n hóa c a ký ch và ký sinh có th c gi i thích b i thuy tgen ch ng gen [56] M i gen u khi n c tính c a ký sinh u có gen kháng

ng ng c a ký ch nh m vô hi u hóa ho t ng gây h i c a ký sinh H c thuy tgen ch ng gen cho th y ký sinh có gen không mang tính c và cây tr ng mang genkháng t ng ng là s ph i h p mà nhà ch n gi ng áp d ng th ng xuyên Nhà

ch n gi ng ph i ph i tr n các gen kháng m i vào công tác t o gi ng c i ti n Tuynhiên, gi ng s tr thành nhi m i v i dòng sinh lý m i Ng i ta ti p t c ph i tìmgen kháng m i c a cây ch và tính toán th i gian t n t i c a gi ng tr c ti n ti n

hóa c a ký sinh Có vài tr ng h p gi ng kháng n gen v n có th t n t i nhi u

m [13]

* V sinh lý, sinh hóa h c

- Ph n ng tr c ti p trong mô b t n công: khi m m b nh t n công cây tr ng,bên trong cây x y ra nhanh các ph n ng nh ng n i b xâm nhi m trong vòng vàiphút S thay i c a m t s enzyme và các ph n ng hóa h c thúc y các ph n

ng x y ra v i m c khác nhau Các ph n ng này bao g m s sinh t ng h p

kh i l ng l n c a nhóm có ho t tính oxy hóa cao bao g m H2O2 g i là s b c phátoxy hóa, có vai trò nh hàng rào c n u tiên, làm ch m l i s lan tràn c a m m

nh và s kh i u c a tín hi u, d n n có nhi u s thay i bi n d ng bêntrong cây b nhi m [123]

- Ph n ng t i ch thay i s bi n d ng và d n n c m ng c a gen t v :cây tr ng b m m b nh t n công, trong mô cây b xâm nhi m s t bi n i v bi n

ng con ng th c p là tích t các h p ch t phenol Các h p ch t này có hi u

qu có th di t khu n tr c ti p (phytoalexin), ho c có th tích t t o ra m t rào

n v t lý ch ng l i s lan tràn c a m m b nh (lignin) ho c có th tham gia m ttrong s ph n ng t v c a cây nh là các h p ch t tín hi u (axit salicylic, axitbenzoic) [123]

- Kh n ng t v ban u và s ph n ng t c th i: Khi cây tr ng kháng v i

m b nh thì có kh n ng nh n bi t m m b nh ngay khi có s xâm nhi m, các

ph n ng t v u tiên x y ra r t nhanh trong vòng vài phút làm thay i v m tsinh lý và hình thái bên trong ho c chung quanh các t bào b nhi m Ph n ng siêu

nh y c m x y ra tr c, do có s t ng h p m nh c a các nhóm ho t tính oxy hóacao, s thay i c c c a màng t bào và th m th u c a ion, s t ng c ng vách tbào qua các s n ph m trung gian c a AOS và s phospho hóa Các hi n t ng nàygóp ph n gi i h n m m b nh lan tràn trong mô b nhi m [123]

- S b c phát oxy hóa: là hi n t ng sinh ra nhóm có ho t tính oxy hóa cao(AOS), x y ra trong quá trình cây tr ng bi n d ng bình th ng ho c do b s c môi

tr ng tích t nên, các ch t hóa h c và s t n công c a m m b nh [35] ho c do s

ng tác gi a m m b nh và ký ch [87] Hi n t ng này t o ra các s n ph m nh

H2O2, O2- và OH- là ch t c nguy hi m n các t bào c a cây tr ng ho c có th có

i trong s hình thành lignin c a vách t bào [57] ho c giúp cây tr ng hình thành

ph n ng b o v khi m m b nh t n công [87]

- Ph n ng siêu nh y c m và các m i quan h bi u hi n tính kích kháng: là

ph n ng kích thích t bào ch t t i v trí xâm nhi m c a m m b nh, nh m gi i h n phát tri n c a m m b nh và giúp cây tr ng ch ng l i v i tác nhân gây b nh[123] Ph n ng siêu nh y c m có c là do s tích t nhanh các h p ch t phenol quanh các t bào b nhi m Các enzyme polyphenol oxidase và peroxidase, oxi hóa

p ch t phenol thành nh ng h p ch t quinone có tính c [40]

- Các protein có liên quan n s phát sinh b nh protein, PRs): PR protein là nh ng protein c tích t sau khi có s t n công c a

(pathogensis-related-m b nh ho c khi có x lý ch t (pathogensis-related-m i [131] Trên cây lúa, khi b nhi (pathogensis-related-m v i n (pathogensis-related-m

Pyricularia grisea ho c khi x lý v i d ch trích nuôi c y t n m này có s gia t ng

ho t tính PR-2 ( -1,3- glucanase) và PR-3 (chitinase) [53] Tharreau [128] cho th y

có vài PR-protein có tính ho t hóa b o v cây lúa ch ng l i n m Pyricularia grisea.

* V ph ng di n sinh h c phân t

- Gen kháng b nh o ôn: nghiên c u di truy n tính kháng b nh o ôn có

th nói c b t u vào u th p niên 1960 [28] T ó di truy n tính kháng cnghiên c u r t sâu, có h n 50 gen ch l c và nhi u gen ph ã c công b [79]

- Chi n l c nghiên c u “map-based cloning”: V i s phát tri n c a marker, vi c phát hi n và l p b n gen cho b nh o ôn ã c th c hi n trênnhi u gen tr i kháng b nh c a gi ng

ADN ánh d u transposon: Shimamoto và các ng s c a ông ã áp d ng

ph ng pháp ánh d u transposon d ng chuy n vào cây lúa nh m xác nh genkháng b nh o ôn trong cây [5]

- Kích thích gen ph n ng t v c a cây ch : Xu [136] cho r ng 10 thànhviên c a h gen trong l p chitinase th 1 ã c clone hóa và nh ng chitinase l p

I r t quan tr ng trong ph n ng t b o v c a cây lúa i v i m m b nh là n m

c chitinase c gia t ng trong cây lúa chuy n n p gen th hi n tính ch tkháng i v i s xâm nhi m c a b nh o ôn [146].

- Gen có vai trò ti n sâu vào mô cây ch : tr ng tâm c a ti n trình xâm nh p

a n m gây b nh o ôn là hình thành a bám (appressorium) [8] Vì tính ch tquan tr ng c a s hình thành a bám trong quá trình xâm nh p, có nhi u nghiên

u trên c s tín hi u di truy n và tín hi u sinh hóa tìm cách vô hi u hóa s phát

tri n c a a bám Choi [48] ã phân l p gen “adenylate cyclase” (MAC1), men này

có vai trò xúc tác chuy n i ATP thành cAMP s t phá c a gen MAC1 làm

t s hình thành a bám, gi m s phát tri n t bào sô ma, gi m s hình thành và

n y m m c a bào t M t ti n trình truy n tín hi u khác trong s hình thành a

bám là gen MAP kinase (PMK1) nh ng t bi n Pmk không th hình thành a bám.

Shi [119] xác nh hàng lo t các th t bi n c a bào t làm l ra nh ng khuy t

m khác nhau trong quá trình hình thành bào t t bi n CON7 và CON1 s s n

xu t ra các bào t b t th ng và làm m t i hoàn toàn kh n ng hình thành a bám

1.2.4 Nghiên c u v tính kháng b n v ng b nh o ôn trên lúa

Xác nh ch c n ng gen kháng m t cách rõ ràng và ngu n gen kháng a

u ki n ng ru ng trong m t th i gian dài [24]

c dù các gen kháng b nh o ôn d b m t hi u l c trong m t th i gian

ng n do s thay i c tính c a nòi n m nh ng v n có m t s gen có th kháng

c v i nhi u nòi và kháng trong th i gian dài Nhi u k t qu nghiên c u c a Vi n

Lúa Qu c T xác nh 2 gen kháng Pi2(t), Piz-5 là gen có ph kháng r ng v i nhi u nòi n m P Grisea Philippines [43] N m 1999, dù có s bi n ng c a nhi u nòi

m nh ng gen kháng Pik, Pish, Piz, Pita-2, Piz-t, Pik-p và Pib v n còn hi u l c

i các nòi n m Vi t Nam [107] Gen kháng Pib, Pik-h, Pik-s, Pita c s d ngtrong ch ng trình lai t o gi ng kháng b nh o ôn M [50], [75] Nh t, cácnhà ch n gi ng th ng s d ng 9 gen kháng sau Piz, Piz-t, Pit, Pik-m, Pik-p, Pita, Pita-2 và Pib trong ch ng trình lai t o gi ng lúa kháng b nh o ôn [63] G n ây,

Vi t Nam, các gen Pi-1, Pi-5, Pi-3, Pi-4(t) c xác nh kháng t t v i các nòi

m mi n B c và 2 gen Pi-z, Pik-m kháng có hi u qu v i nhi u nòi n m b nh

BSCL [14]

Qua phân tích di truy n tính kháng ng i ta bi t c nhi u gi ng lúa manggen kháng t ó nhà ch n gi ng ch n l c ngu n gen kháng ph c công tác ch n t o

gi ng kháng M t s gi ng lúa c ánh giá t n su t kháng cao trong nhi u n m

và ph m vi kháng r ng m t s qu c gia nh : gi ng Kataktara (Bangladesh),IRAT144, IRAT146, IRAT147 (B Bi n Ngà), B55927-ST-69 (Indonesia),Chokoto (Trung Qu c), IR42, IR60, IR2061, (Vi n Lúa Qu c T ), Moreberekan(Tây Phi), Fukunishiki (Nh t B n), Milyang 77, Suweon 355, Unbong 6 (Tri uTiên), Tadukan (Philippines), OS6 (Zaire), T Tép (Vi t Nam)… [72]

Vi t Nam, L ng Minh Châu [9] báo cáo có 8 gi ng kháng o ôn cao:Gié Nòi, Cau 264, Gi ng Chiêm, Nàng Th m Ch ào, Samo V n, Tép Sài Gòn,Bale, uôi Trâu M t s gi ng lúa mùa a ph ng: T Tép, Gié Nòi, Tép Sài Gòn,Balê, C7025 là các gi ng lúa cho gen kháng n nh BSCL qua nhi u v [3].Kho ng 32% gi ng lúa Chiêm mi n B c kháng t t v i b nh o ôn [32] T n m

1996 - 1998, hai gi ng CNA6446 và IR57893-26 cho k t qu kháng cao qua ánhgiá n ng m [34] M t s gi ng lúa IR50404, IR64, IR42, IR29723, OMCS94…

ra ch ng ch u v i b nh o ôn t t BSCL t n m 1996 - 2000 D a trên ch s

nhi m b nh DSI (Disease Severity Index) c a các gi ng lúa s n xu t BSCL xác

nh các gi ng lúa có tính kháng cao v i b nh o ôn chi m r t ít (3,9%), m t s

dòng lúa kháng cao còn tìm th y trong 2 loài lúa hoang O.rufipogon và O.officinalis

[29]

1.2.4.3.1 Phát tri n nhi u gi ng kháng trong m i v và trong các vùng canh tác

khác nhau

Ch ng trình lai t o gi ng u n phóng thích gi ng kháng m i cung c pcho s n xu t N u gi ng này b nhi m s c thay th b i gi ng mang gen khángkhác, ph ng pháp này gi i quy t nh ng v n v b nh và áp ng nhu c u c anông dân và ng i tiêu th IRRI ã s d ng v t li u lai t o a d ng và ã thànhcông trong vi c cung c p gi ng u tiên là gi ng IR26 c phóng thích 1973, t t các gi ng có ngu n g c t IRRI u kháng v i b nh o ôn, cháy bìa lá, lùn lúa

su t cao, d ng hình p thích nghi cho thâm canh, nh ng thi u tính tr ng ch ng

ch u sâu b nh nào ó Các gi ng cho là nh ng gi ng có ch a gen kháng m c tiêu;

i gi ng có m t gen (vài gen) kháng chuyên tính v i m t nòi nào ó Ng i ta

ti n hành lai gi a gi ng tái t c v i t ng gi ng cho khác nhau này Các F1 c lai

ng c v i dòng tái t c Th c hi n 5 - 6 l n h i giao c l p nh v y v i t ng

“donor” ng th i Các dòng ng gen ã c phát tri n, chúng có d ng hình g n

nh gi ng nhau v i cây m (dòng tái t c), thí d th i gian sinh tr ng, chi u caocây, d ng h t , nh ng m i qu n th có ch a riêng m t gen (vài gen) ki m soát tínhkháng i v i m t nòi chuyên tính nào ó Ng i ta tr n chúng l i v i nhau t o

s khoa h c c a a dòng ng gen là làm gi m s cây nhi m trong qu n

th , do ó tác nhân gây b nh không gia t ng nhanh qu n th , thêm vào ó có s

hi n di n c a cây kháng trong qu n th ng n c n bào t n m phát tán sang câynhi m và gi m s phát tri n c a b nh [83]

Ch ng các gen kháng b nh vào trong cùng m t gi ng là m t chi n l c t o

ra gi ng kháng n nh, trên c s t p h p các gen kháng ch l c [67] c nhi unhà ch n gi ng th c hi n M c ích c a ph ng pháp này là a nhi u gen và

ng tác nh m t hi u qu tính kháng do a gen t ng ng v i nhi u nòi khácnhau c a m m b nh [110] N u nh ng gen này nh h ng t ng ng nhau ho cche l p nhau, ng i ta s r t khó theo dõi tính di truy n c a nh ng gen này trongcác c p lai N u t ng gen c ánh d u theo th t u tiên trong quy trình ch ngthì quy trình s c ti n hành thu n l i và d dàng duy trì t ng lo i gen ch ng lênnhau, nh các marker phân t liên k t v i các gen kháng này [2]

i gen kháng d ng nh u có th b vô hi u b i m t nòi c tính m i,

u chúng ta t o ra áp l c ch n l c quá l n i v i m m b nh Ng i ta ngh n

vi c sáng t o ra gi ng cây tr ng “ a gen” b ng cách ch ng nhi u gen kháng vào c

th nó Gi ng m th ng là gi ng n ng su t cao, d ng hình nông h c p, thíchnghi thâm canh Gi ng cho th nh t (có gen kháng i v i nòi chuyên tính nào ó)

c lai v i cây m , t o ra cây F1 Cây này c lai v i gi ng cho th hai có conlai F1 m i Nó c ti p t c lai v i gi ng cho th ba, và c th mà ti p t c v i m tvài gi ng cho khác S gi ng nh hình tháp, do ó, nó c g i v i thu t ng

“ch ng gen” Cây F1 cu i cùng c h i giao v i dòng tái t c (dòng m u tiên) t

4 6 l n h i giao, trong m i l n, ng i ta ti n hành ch n l c cá th có gen khángmong mu n b ng marker ADN t ng ng v i gen m c tiêu (s 1.2) [5]

1.2: S phát tri n gi ng kháng b nh o ôn

ng ph ng pháp lai ch ng gen

n hi n nay là, chúng ta r t thi u nh ng gen kháng trong ngân hànggen c a t ng nhóm cây tr ng khác nhau Ng i ta c g ng s d ng các ph ng ti n

hi n i c a microarray th c hi n “allele mining” (tìm m alen), tìm nh ng gen

ng c viên ngay c trong gi ng b n a và loài hoang d i có quan h g n g i vhuy t th ng