Nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa tại thừa thiên huế

MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lúa lương thực 50% dân số giới, đặc biệt người dân Châu Á Đối với Việt Nam, lúa gạo nguồn lương thực chính, ngày người tiêu thụ 465g gạo (đứng thứ giới sau Myanmar (578g gạo/ngày), lúa gạo nguồn xuất thu nhiều ngoại tệ [56] Để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày tăng nông dân sử dụng giống lúa suất cao tăng cường thâm canh sản xuất lúa Đây nguyên nhân phát sinh loại côn trùng chích hút (rầy nâu, rầy lưng trắng, rầy cánh trắng), số rầy nâu (Nilarpavata lugens Stal) tác nhân hại lúa nghiêm trọng đặc biệt nước Châu Á, [45], [86] Chúng hút nhựa bẹ làm cho lúa bị úa vàng, sinh trưởng gây hại gián tiếp cách truyền virus gây bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá, mật độ rầy cao làm chết lúa, gây tượng cháy khô đám ruộng [5], [42] Các biện pháp dùng để đối phó với dịch rầy nâu sử dụng thuốc diệt rầy, thâm canh phân bón hợp lý Tuy nhiên việc lạm dụng thuốc trừ sâu hóa học làm giảm quần thể côn trùng có ích đồng ruộng, gây cân sinh thái phát triển biotype rầy nâu kháng thuốc Do vậy, giải pháp lâu dài mà an toàn với môi trường sức khỏe người dân xác định phổ biến giống lúa kháng rầy nâu đến với người nông dân [55], [57], [76] Hiện đa số giống lúa trồng chủ yếu tỉnh Thừa Thiên Huế HT1, Xi23, 13/2 nhiễm rầy nâu [13] Do vậy, việc di nhập giống lúa kháng rầy nâu từ vùng miền khác để trồng đánh giá khả kháng rầy nâu đặc điểm nông sinh học Thừa Thiên Huế việc thiết yếu nhằm tuyển chọn bổ sung nguồn giống lúa kháng rầy nâu, sinh trưởng phát triển tốt điều kiện sinh thái địa phương Khả kháng rầy nâu giống lúa đánh giá thông qua phản ứng với quần thể rầy nâu địa phương, đồng thời sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử việc xác định gen kháng rầy cho kết xác rút ngắn thời gian thử nghiệm Ngoài việc chọn lọc giống lúa có khả kháng rầy nâu suất cao chất lượng gạo mục tiêu quan trọng cần quan tâm hàng đầu công tác tuyển chọn Những giống lúa có ưu chất lượng gạo hàm lượng tinh bột, amylose, độ trở hồ, độ bền gel…làm cho cơm có vị ngọt, ngon, mềm dẻo đồng thời có hàm lượng chất dinh dưỡng cao giống lúa cần khai thác [9] Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu khả kháng rầy nâu đặc điểm nông sinh học số giống lúa Thừa Thiên Huế” MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Trên sở đánh giá khả kháng rầy nâu số giống lúa, phân tích đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả đẻ nhánh, diện tích lá, cường độ quang hợp, suất, chất lượng hạt gạo) giống lúa kháng rầy nâu, phân tích đặc điểm sinh học phân tử giống kháng rầy nâu trồng Thừa Thiên Huế Dựa kết nghiên cứu, tham mưu, đề xuất cho địa phương sử dụng giống lúa phù hợp Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng phát triển, nông sinh học sinh học phân tử số giống lúa để sàng lọc khả kháng rầy nâu Thừa Thiên Huế cung cấp chứng khoa học cho công tác chọn tạo giống địa phương tương lai 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Giới thiệu giống lúa có suất cao, chất lượng gạo tốt kháng rầy nâu tốt cho Thừa Thiên Huế địa phương có đặc điểm sinh thái tương tự PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu tiến hành Hợp tác xã phường An Đông, thành phố Huế vụ Hè Thu Đông Xuân; Phòng thí nghiệm Sinh lý-Sinh hóa-Vi sinh, Khoa Sinh, Đại học Khoa học, Đại học Huế; Phòng thí nghiệm Công nghệ tế bào thực vật, Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, Đại học Huế - Nội dung nghiên cứu luận án bao gồm: xác định đặc điểm nông sinh học đánh giá khả kháng rầy nâu giống lúa có nguồn gốc từ địa phương khác trồng Thừa Thiên Huế Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu lúa gạo 1.1.1 Đặc điểm lúa Lúa thực vật có nguồn gốc nhiệt đới, xuất phát từ khu vực Nam châu Á châu Phi thích nghi với điều kiện khí hậu khác trồng nhiều vùng giới Về mặt phân loại thực vật, lúa thuộc họ Gramineae, tộc Oryzeae, chi Oryza Chi Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới ẩm châu Phi, Nam Đông Nam châu Á, Nam Trung Quốc, Nam Trung Mỹ phần châu Úc Trong đó, có loài lúa trồng, lại lúa hoang năm nhiều năm Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng rãi chiếm đại phận diện tích lúa giới Oryza sativa L Qua trình chọn lọc tự nhiên nhân tạo, hình thành loại lúa nhóm lúa Indica Japonia Hai nhóm lúa khác số đặc điểm hình thái, sinh lý, đặc tính thích nghi với điều kiện thời tiết, đặc tính sinh hóa hạt gạo [11] Lúa loài thực vật hàng năm, thân thảo cao tới 1,0-1,8 m, cao Các phận nhánh lúa bao gồm: rễ, thân, có Các mỏng, hẹp (2,0-2,5 cm) dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió, mọc thành cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài khoảng 30-50 cm Hạt lúa loại thóc (hạt nhỏ, cứng loại ngũ cốc) dài 5-12 mm dày 2-3 mm Sau xát bỏ lớp vỏ ngoài, thu sản phẩm gạo phụ phẩm cám trấu [11], [14] 1.1.2 Giá trị lúa gạo Lúa lương thực 50% dân số giới 90% dân số dân số châu Á Lúa gạo cung cấp gần phần tư lượng giới Điều khẳng định giá trị lớn lúa gạo người [95] * Giá trị dinh dưỡng Gạo nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng So với lúa mì, gạo có thành phần tinh bột protein thấp hơn, lượng tạo cao chứa nhiều chất béo Ngoài ra, tính đơn vị hecta, gạo cung cấp nhiều calo lúa mì suất lúa cao nhiều so với lúa mì Một người trung bình cần 3.200 calo ngày hecta lúa nuôi 2.055 người/ngày 5,63 người/năm, lúa mì nuôi 3,67 người /năm, bắp 5,3 người/năm Hơn nữa, gạo lại có chứa nhiều acid amin quan trọng như: lysine, threonine, methionine, tryptophan [11], [95] Trong hạt gạo, hàm lượng dinh dưỡng tập trung lớp giảm dần vào trung tâm Lớp vỏ hạt gạo (cám) chiếm khoảng 10% trọng lượng khô thành phần bổ dưỡng lúa, chứa nhiều protein, chất béo, khoáng chất vitamin đặt biệt vitamin nhóm B Tấm gồm có mầm hạt lúa bị tách xay chà, thành phần bổ dưỡng, chứa nhiều protein, chất béo, đường, chất khoáng vitamin [11] Ngoài việc sử dụng làm lương thực, gạo dùng để chế biến nhiều loại bánh, làm men rượu, cơm mẻ, làm rượu, cồn,… Các lớp vỏ hạt gạo chứa nhiều protein, chất béo, chất khoáng, vitamin, vitamin nhóm B, nên dùng làm bột dinh dưỡng trẻ em điều trị người bị bệnh phù thũng Cám thành phần thức ăn gia súc, gia cầm trích lấy dầu ăn…Trấu có công dụng làm chất đốt, chất độn chuồng, dùng làm ván ép, vật liệu cách nhiệt, cách âm, chế tạo carbon silic [11] * Giá trị thương mại Trên thị trường giới, giá gạo xuất tính đơn vị trọng lượng cao nhiều so với loại hạt cốc khác Nói chung, giá gạo xuất cao gạo lúa mì từ 2-3 lần bắp hạt từ 2-4 lần [11] Những quốc gia có diện tích trồng lúa lớn hầu hết tập trung châu Á Trong đó, Ấn Độ quốc gia dẫn đầu giới với 44,10 triệu (chiếm 27,86%), đứng thứ hai Trung Quốc với 29,93 triệu ha, Indonesia: 12,88 triệu ha, Bangladesh: 11,50 triệu ha…Việt Nam nước có suất lúa cao đứng hàng thứ 10 nước trồng lúa chính, đạt 52,28 tạ/ha Từ năm 1980, Thái Lan trở thành nước xuất gạo đứng hàng đầu giới, suất đạt 28,7 tạ/ha, chủ yếu Thái Lan trọng nhiều đến canh tác giống lúa dài ngày, chất lượng cao [51] Hiện nay, Việt Nam có sản lượng gạo xuất đứng thứ hai giới Năm 2010, lượng gạo xuất Việt Nam 6,886 triệu với trị giá 3,24 tỉ USD (Tổng cục Thống kê, 2011) Giá xuất gạo Việt Nam năm 2011 dần nâng lên gần tương đương giá gạo Thái Lan thời điểm cấp loại gạo Điều cho thấy, chất lượng gạo quan hệ thị trường gạo Việt Nam cạnh tranh ngang hàng với gạo Thái Lan thị trường giới [10] 1.1.3 Tình hình sản xuất lúa gạo Thừa Thiên Huế Theo tài liệu Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn Việt Nam giai đoạn 2011-2020 ngành sản xuất lương thực “Phát triển sản xuất lúa gạo Việt Nam trở thành mặt hàng xuất mũi nhọn có hiệu đảm bảo an ninh lương thực” Trên sở tính toán cân đối nhu cầu tương lai đất nước dự báo nhu cầu chung giới nhằm đảm bảo tuyệt đối an ninh lương thực quốc gia tình huống, đảm bảo quyền lợi hợp lý người sản xuất kinh doanh lúa gạo xuất có lợi nhuận cao, đảm bảo sản lượng lúa đến năm 2020 đạt 41 triệu lúa diện tích canh tác 3,7 triệu [3] Hiện Thừa Thiên Huế thường trồng vụ lúa Hè Thu (bắt đầu từ tháng kết thúc vào đầu tháng 9) Đông Xuân (bắt đầu từ tháng 12 thu hoạch vào cuối tháng năm sau) Khí hậu Thừa Thiên Huế hàng năm có hai mùa rõ rệt, mùa khô nóng, mùa mưa ẩm lạnh với nhiều trận lụt bão nên sản xuất lúa Thừa Thiên Huế gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên, lúa gạo chiếm vị trí quan trọng cấu kinh tế tỉnh, với sản lượng 246.100 gạo năm Thừa Thiên Huế đứng thứ 39 tổng số 64 tỉnh thành nước sản xuất lúa gạo [30] Thừa Thiên Huế tỉnh có phần lớn diện tích đất dành cho trồng lúa nhìn chung, diện tích có xu hướng ngày giảm Nguyên nhân chủ yếu người dân chuyển diện tích sản xuất suất thấp sang nuôi trồng thủy sản Trong vòng 10 năm (2000-2009), diện tích lúa toàn tỉnh giảm 1.303 từ 51.341 xuống 50.038 Về suất, nhờ áp dụng biện pháp khoa học kỹ thuật mới, ưu tiên sử dụng giống lúa cấp nên suất lúa Thừa Thiên Huế tăng nhanh từ 3,83 tấn/ha (2000) lên 5,3 tấn/ha (2009) Cùng với suất, sản lượng lúa tăng năm qua đáp ứng nhu cầu sử dụng tỉnh góp phần quan trọng vào xuất gạo nước ta [30] 1.2 Đặc điểm sinh lý lúa 1.2.1 Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển lúa Thời gian sinh trưởng lúa từ nảy mầm chín thay đổi từ 90180 ngày tùy theo giống điều kiện ngoại cảnh Đa số tài liệu lúa trải qua thời kỳ sinh trưởng, phát triển sinh trưởng dinh dưỡng sinh trưởng sinh thực [11], [101] Đời sống lúa lúc hạt nảy mầm lúa chín Hình 1.1 cho thấy thời gian sinh trưởng lúa vùng nhiệt đới kéo dài khoảng 120 ngày, chia làm giai đoạn: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng) chiếm 60 ngày, giai đoạn sinh sản (sinh dục) 30 ngày giai đoạn chín 30 ngày Hình 1.1 Quá trình sinh trưởng số giống lúa 120 ngày (Nguồn Yoshida, 1981) Các giống lúa khác gieo trồng theo mùa vụ điều kiện ngoại cảnh khác thời gian sinh trưởng khác Nắm quy luật thay đổi thời gian sinh trưởng lúa sở chủ yếu để xác định thời vụ gieo cấy, cấu giống, luân canh tăng vụ vùng trồng lúa khác [62] Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng tính từ lúc gieo đến lúc làm đòng, bao gồm thời kỳ nảy mầm, mạ làm đốt, làm đòng Trong thời kỳ lúa chủ yếu hình thành phát triển quan dinh dưỡng lá, phát triển rễ, đẻ nhánh Thời kỳ có ảnh hưởng trực tiếp tới việc hình thành số Thời kỳ sinh trưởng sinh thực thời kỳ phân hóa, hình thành quan sinh sản từ lúc làm đòng thu hoạch, bao gồm trình làm đòng, trổ hình thành hạt Quá trình làm đốt (phát triển thân) sinh trưởng dinh dưỡng lại song song với trình phân hóa đòng nên nằm trình sinh trưởng sinh thực Thời kỳ định việc hình thành số hạt bông, tỷ lệ hạt trọng lượng hạt Có thể xem thời kỳ từ trổ đến chín ảnh hưởng trực tiếp tới suất thu hoạch [106] Do vậy, việc theo dõi thời gian sinh trưởng phát triển lúa (từ gieo, đẻ nhánh, kết thúc đẻ nhánh, làm đòng, trỗ chín) nhằm xác định đặc tính giống dài ngày hay ngắn ngày, qua điều tiết thời vụ gieo cấy phù hợp giống lúa Mặt khác xác định thời gian sinh trưởng giúp có chế độ chăm sóc như: tưới tiêu, bón phân, phòng trừ sâu bệnh cách hợp lý nhằm đem lại suất tối ưu cho giống lúa * Thời kỳ nảy mầm Đời sống lúa bắt đầu trình nảy mầm Trong suốt trình ngâm ủ, hạt lúa xảy hoạt động hoạt hóa tinh bột, protein chất béo để biến đổi thành chất đơn giản cung cấp dinh dưỡng nuôi phôi, tế bào phôi phân chia lớn lên thành mầm rễ mầm, trục phôi trương to, đẩy mầm rễ mầm khỏi vỏ trấu, kết thúc giai đoạn nảy mầm Nếu thu hoạch lúa đảm bảo độ chín, bảo quản tốt sức nảy mầm hạt tốt Hạt giống có vỏ trấu mỏng thường hút nước nhanh giống vỏ dày, thời gian nảy mầm thường ngắn [11] Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng hạt giống lúa Bộ Nông nghiệp phát triển Nông thôn (2011) tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng hạt giống phải có tỷ lệ nảy mầm 80% [4] * Thời kỳ mạ Đối với lúa gieo thẳng (sạ), sau thời kỳ nảy mầm thời kỳ bước vào thời kỳ đẻ nhánh có khoảng 4-5 lá, lúa cấy phải trải qua thời kỳ mạ Căn vào đặc điểm sinh trưởng mạ, chia thành thời kỳ nhỏ: thời kỳ mạ non thời kỳ mạ khỏe Thời kỳ ngắn hay dài phụ thuộc vào giống, mùa vụ, chế độ canh tác…[11] * Thời kỳ đẻ nhánh Thời kỳ đẻ nhánh tính từ lúa đẻ nhánh số nhánh không tăng lên Đây thời kỳ có ý nghĩa toàn đời sống lúa tạo suất sau Thời kỳ đẻ nhánh thời kỳ định diện tích số Cây lúa đẻ nhánh sớm nhánh to, tỷ lệ thành cao sản xuất người ta ý đến giai đoạn Thời gian ngắn hay dài phụ thuộc vào giống, thời vụ biện pháp kỹ thuật canh tác [11] Khả đẻ nhánh tiêu sinh trưởng định số lượng khóm lúa, số nhánh hữu hiệu yếu tố định số Nhánh hình thành (nhánh hữu hiệu) thấp so với số nhánh tối đa ổn định khoảng 10 ngày trước đạt số nhánh tối đa Các nhánh sau thường tự rụi không thành chồi yếu không đủ khả cạnh tranh dinh dưỡng, ánh sáng với chồi khác gọi chồi vô hiệu [11] Các nghiên cứu trước cho giống có nhiều chồi cần thiết cho sản lượng tối đa quần thể dày trung bình Tuy nhiên, khả nhảy chồi trung bình xem tốt giống lúa cho suất cao Ở lúa cấy, khoảng 10- 30 chồi sinh điều kiện trồng hợp lý, 2- chồi hình thành lúa sạ thẳng [23] * Thời kỳ làm đòng, làm đốt Thời kỳ cuối giai đoạn đẻ nhánh trước giai đoạn hình thành đòng, lóng hình thành vươn dài Ở thời kỳ lúa tiếp tục cuối (lá đòng), nhánh vô hiệu lụi dần, nhánh tốt phát triển hoàn chỉnh để trở thành nhánh hữu hiệu Các giống lúa ngắn ngày vừa làm đốt vừa hình thành đòng nên cần cung cấp dinh dưỡng đầy đủ giai đoạn đẻ nhánh làm đốt để tạo điều kiện tốt cho trình làm đòng [11] * Thời kì trổ bông, làm hạt Đây thời kỳ sinh trưởng phát triển cuối lúa, có liên quan định trực tiếp đến trình tạo suất, định trực tiếp đến trình tạo hạt trọng lượng hạt Đây thời kỳ mà điều kiện ngoại cảnh tác động rõ rệt đến suất Thời kỳ trổ bông, làm hạt bao gồm trình trổ nở hoa, thụ phấn, thụ tinh hình thành hạt chín Thời kỳ hoa nhô khỏi đòng chúng thụ phấn, phát triển hình thành phôi nhũ bắt đầu tích lũy tinh bột [11], [21] * Thời kỳ chín Dựa vào biến đổi hình dạng, màu sắc chất dự trữ trọng lượng hạt chia trình chín hạt làm thời kỳ: chín sữa, chín sáp chín hoàn toàn Chín sữa: sau phơi màu 5-7 ngày, chất dự trữ hạt dạng lỏng, trắng sữa Hình dạng hạt hoàn chỉnh lưng hạt có màu xanh, trọng lượng hạt tăng nhanh thời kỳ này, đạt 75-80% trọng lượng cuối Chín sáp: thời kỳ chất dịch hạt đặc lại, hạt cứng Màu xanh lưng hạt dần chuyển sang màu vàng, trọng lượng hạt tiếp tục tăng lên Chín hoàn toàn: thời kỳ hạt cứng, vỏ trấu từ màu vàng chuyển sang vàng nhạt, trọng lượng hạt đạt tối đa Nói chung thời kỳ chín hạt kéo dài từ 3040 ngày tùy theo giống thời vụ Đây thời kỳ định trọng lượng hạt định trực tiếp đến trình tạo suất lúa [101] 10 Trình tự nucleotide thị phân tử giống lúa nghiên cứu so sánh với trình tự tương ứng sở liệu GenBank (http://gramene.org, internal marker accession: RM589) Kết so sánh cho thấy chúng tương đồng 95% (Hình 3.10) Hình 3.10 So sánh trình tự nucleotide thị RM589 với RM589-L3 Ghi chú: RM589 trình tự nucleotide ngân hàng gen; RM589-L3 trình tự nucleotide giống nghiên cứu * Xác định gen kháng rầy nâu bph4 Gen bph4 định vị cánh ngắn NST số 6, bph4 liên kết chặt với gen bph3 nằm thị SSR RM586 RM589 [63], [64] Cây lúa mang gen bph3, bph4 kháng với biotype rầy nâu [69] + Kết PCR Khuếch đại PCR DNA tổng số giống lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An Lốc Nước với cặp mồi RM589 Kết hình 3.11 cho thấy ngoại trừ giống IRRI 352, giống lúa lại xuất băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 200 bp Các băng DNA rõ chứng tỏ gen kháng rầy bph4 có mặt giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An Lốc Nước 79 Hình 3.11 Kết điện di sản phẩm PCR với cặp mồi RM586 + Trình tự nucleotide thị phân tử liên kết với gen bph4 Trình tự nucleotide thị phân tử giống lúa nghiên cứu so sánh với trình tự tương ứng sở liệu GenBank (http://gramene.org, internal marker accession: RM586) Kết so sánh cho thấy chúng tương đồng 97% (Hình 3.12) Hình 3.12 So sánh trình tự nucleotide thị RM586 với RM586-L25 Ghi chú: RM586 trình tự nucleotide ngân hàng gen; RM586-L25 trình tự nucleotide giống nghiên cứu 80 Theo nghiên cứu Thiều Văn Đường cộng (2000), thị mang gen kháng rầy bph1, bph5, bph7, bph9 bị nhiễm với quần thể rầy đồng Sông Hồng, gen bph2 kháng vừa, gen bph3, bph4 bph6 kháng tốt với quần thể rầy nâu đồng Sông Hồng Nhưng theo nghiên cứu Nguyễn Văn Đĩnh cộng (2005), thị mang gen kháng rầy nâu bph1, bph2, bph5, bph6, bph7 bph8 bị nhiễm mức độ trung bình đến nhiễm cao với quần thể rầy nâu đồng Sông Hồng Chỉ gen bph3 giống Rathu Heenati bph9 giống Balamawee kháng mức độ từ điểm - 2,5 [12] * Xác định gen kháng rầy nâu bph10 Gen bph10 liên kết với thị RFLP RG457 khoảng cách di truyền 1,7 cM NST 12, giống lúa mang gen bph10 ghi nhận có khả kháng với rầy nâu biotype [70] Kết khuếch đại PCR với cặp mồi RG457L/L kết cắt sản phẩm PCR enzyme HinfI thể hình 3.13 hình 3.14 cho thấy: Tất giống lúa có băng DNA với kích thước xấp xỉ khoảng 750 bp (Hình 3.13) Kết cắt sản phẩm khuếch đại DNA enzyme HinfI hình 3.14 cho thấy ba giống lúa IRRI 352, Sài Đường Kiến An Lốc Nước có băng (xấp xỉ 200 500 bp), giống BG 367-2 có băng (kích thước xấp xỉ 300, 250 200 bp) Dựa vào kết thu kết luận BG 367-2 giống lúa có mang gen bph10, theo nghiên cứu gần gen kháng Bph10 gen kháng tốt quần thể rầy nâu thuộc đồng Sông Cửu Long [70] Hình 3.13 Kết điện di Hình 3.14 Kết điện di sản 81 sản phẩm PCR với cặp mồi phẩm PCR cắt RG457FL/RL enzyme HinfI * Xác định gen kháng rầy nâu bph14 Gen bph14 nằm cánh dài NST số 3, gen kháng rầy nâu tạo dòng với kích thước gần 10 kb Theo nghiên cứu trước bph14 gen có khả kháng với quần thể rầy nâu phổ biến nước châu Á [49], [71] + Khuếch đại gen bph14 Khuếch đại PCR DNA tổng số giống lúa IRRI 352, BG 367-2, Sài Đường Kiến An Lốc Nước với cặp mồi M1, M2, M3, M4 Kết trình bày hình 3.15 Kết PCR với cặp mồi M1, giống BG 367-2, Sài Đường Kiến An Lốc Nước có băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 1500 bp, giống IRRI 352 băng DNA Kích thước tương đồng với kích thước sản phẩm PCR dự kiến thiết kế cặp mồi M1 (Hình 3.15 A) Trong đó, phản ứng PCR với cặp mồi M2 cho kết thể hình 3.15 B: giống Sài Đường Kiến An Lốc Nước có băng DNA khuếch đại với kích thước khoảng 1500 bp, xấp xỉ với kích thước dự kiến Hai giống IRRI 352 BG 367-2 không xuất băng Kết PCR với cặp mồi M3 cho kết hình 3.15 C, băng khuếch đại có kích thước 1000 bp xuất giống lúa nghiên cứu Các băng DNA rõ chứng tỏ tính đặc hiệu cao mồi Kết PCR với cặp mồi M4 cho băng khuếch đại giống lúa BG 367-2, Sài Đường Kiến An Lốc Nước với kích thước khoảng 1000 bp Còn giống IRRI 352 băng khuếch đại với cặp mồi (Hình 3.15 D) Như vậy, qua phân tích hình ảnh điện di cho thấy, cặp mồi M1, M2 cho sản phẩm PCR thu có kích thước khoảng 1500 bp; cặp mồi M3 M4 cho sản phẩm PCR có kích thước khoảng 1000 bp Các kích thước tương đồng với 82 kích thước sản phẩm PCR dự kiến thiết kế cặp mồi để khuếch đại chiều dài gen bph14 Trong giống lúa nghiên cứu, giống lúa Sài Đường Kiến An Lốc Nước có băng khuếch đại đoạn DNA Với kết nhận định sơ hai giống lúa tồn đoạn DNA có trình tự tương đồng với vùng cds gen bph14 A Kết điện di sản phẩm PCR với B Kết điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M1 cặp mồi M2 C Kết điện di sản phẩm PCR với D Kết điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M3 cặp mồi M4 Hình 3.15 Kết điện di sản phẩm PCR với cặp mồi M1-M4 + Tạo dòng phân tích trình tự gen bph14 Vector pTZ57R/T sử dụng tạo dòng đoạn DNA thuộc vùng cds gen bph14 Qua bước tạo vector tái tổ hợp, biến nạp vector vào E.coli 83 DH5α, tách tinh plasmid tái tổ hợp Kết thu plasmid có mang đoạn gen tinh Trình tự nucleotide sản phẩm PCR overlaping với Nối sản phẩm PCR thu chiều dài đầy đủ đoạn DNA (4714 bp) đặt tên gen bph14-25 (Hình 3.16) bph14-25 Hình 3.16 Chiều dài gen bph14-25 + So sánh trình tự nucleotide gen bph14-25 bph14 Kết giải trình tự mẫu nghiên cứu so sánh với trình tự tương ứng sở liệu GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov, accession number: FJ941067.1) [49], cho thấy chúng tương đồng 90% (Phụ lục 2) Từ kết ta khẳng định giống lúa nghiên cứu có gen bph14 Như vậy, kết phân tích gen kháng rầy nâu cho thấy, giống IRRI 352 mang gen bph1, BG 367-2 có gen bph1, bph3, bph4 bph10, Sài Đường Kiến An có gen bph1, bph3, bph4 bph14, Lốc Nước có gen bph1, bph3, bph4 bph14 Tuy nhiên, trình tự nucleotide mẫu nghiên cứu không tương đồng hoàn toàn với với trình tự tương ứng sở liệu GenBank Gen bph có tỷ lệ tương đồng 97%, gen bph có tỷ lệ tương đồng 95% gen bph 14 90% Kết giải thích sau: gen bph 14 thiết kế cặp mồi để khuếch đại đoạn DNA có kích thước lớn (1000-1500 bp), dẫn đến việc gắn nhầm hay bỏ sót enzyme Taq DNA polymerase trình PCR [19] Bên cạnh đó, khác giống lúa nghiên cứu với nghiên cứu khác lý dẫn đến tỷ lệ tương đồng chưa cao Một nguyên nhân đáng lưu ý rầy nâu có khả gia tăng tính thích ứng giống lúa kháng đơn gen chuyển biến thành biotype [20] Khả gây hại độc tính rầy nâu vùng địa lý, khí hậu khác thay đổi, dẫn đến tượng số giống lúa có khả kháng rầy nâu vùng trở 84 thành giống nhiễm vùng khác [12], [77, 87] Do vậy, gen kháng địa phương có điều kiện sinh thái khác biến đổi tương ứng với bioype rầy nâu KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Các giống lúa nghiên cứu có đặc điểm hình thái-sinh lý phù hợp với nhiều vùng trồng lúa như: thời gian sinh trưởng-phát triển vụ Hè Thu (94 -97 ngày), vụ Đông Xuân (126-137 ngày); tỷ lệ nảy mầm cao (>95%); chiều cao thuộc nhóm bán lùn ([...]... bạc bụng) của các giống lúa nghiên cứu trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế - Đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa nghiên cứu (trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng) trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế - Xác định gen kháng rầy nâu có trong các giống lúa nghiên cứu bằng kỹ thuật sinh học phân tử 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1... giống lúa có khả năng kháng rầy nâu biotype 2, 3 từ ngân hàng gen cây lúa của Viện Nghiên cứu và Phát triển Đồng bằng Sông Cửu Long [27] 29 Chương 2 NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu nghiên cứu 2.1.1 Các giống lúa Tên gọi, nguồn cung cấp và điểm kháng rầy của các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu được trình bày ở bảng 2.1 Bảng 2.1 Các giống lúa nghiên cứu Kí hiệu KD (Đ/c)... mã hóa bởi một số gen kháng với một số loại sâu bệnh ở thực vật Gen bph14 tạo dòng thành công tạo tiền đề cho việc nghiên cứu tạo dòng những gen kháng rầy nâu quan trọng khác Đồng thời kết quả của việc giải trình tự gen bph14 cũng rất hữu ích cho việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng rầy nâu ở cây lúa [49] Qiu và cộng sự (2012) nghiên cứu về hai giống lúa có mang gen kháng rầy nâu Q660 và Q327, là... là một phần của năng suất sinh vật theo công thức: năng suất kinh tế = năng suất sinh học × hệ số kinh tế Nghiên cứu đặc điểm sinh lý quá trình hình thành năng suất là nghiên cứu quá trình hình thành, tích lũy chất khô (carbohydrate) trong cây và trong hạt Năng suất sinh học của cây lúa phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ quang hợp, thời gian quang hợp, diện tích lá Để nâng cao năng suất kinh tế của. .. protein, nhưng khả năng sinh trưởng thì vẫn bình thường Sử dụng microarray cDNA, đã phát hiện sự biểu hiện của 160 gen lạ do sự tác động của rầy nâu Một trong những gen tổng hợp jasmonic acid cũng xuất hiện khi rầy nâu tấn công cây lúa và giúp tăng cường khả năng kháng rầy trong các dòng lúa chuyển gen [98] Theo nghiên cứu của Du và cộng sự (2009) trên giống lúa có mang gen kháng rầy nâu bph (brown... nhưng khả năng thích ứng gia tăng và đang chuyển biến thành biotype mới [20] Trong khi đó quần thể rầy nâu ở tỉnh Thừa Thiên Huế thuộc biotype 1 và biotype 2 [13].Chính vì sự thay đổi biotype rầy nâu như vậy nên việc sử dụng giống lúa kháng rầy đa gen thật sự có ý nghĩa quan trọng trong công tác chọn giống kháng hiện nay 1.4.3 Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa Tính kháng là một phản ứng tự vệ của cây... giống lúa kháng rầy nâu [83] Myint và cộng sự (2012) đã xác định được 2 gen kháng rầy nâu bph25 và bph26 trong giống lúa ADR52 được trồng ở Ấn Độ [78] Hai gen kháng rầy nâu bph27 và bph27(t) cho thấy 2 gen này định vị trên nhiễm sắc thể số 4 [54], [60] Một số công trình nghiên cứu khác về các gen kháng rầy nâu đã được công bố gần đây như gen bph7, bph28(t), Qbph3, Qbph4 [58], [102], [105] 26 1.5 Nghiên. .. nhau Việc sử dụng các giống lúa đơn gen liên tục trong nhiều năm làm cho biotype của rầy nâu phát triển, chúng có thể thích ứng và gây hại được trên các giống lúa đó Sự gây hại và độc tính của rầy nâu ở các vùng địa lý, khí hậu khác nhau cũng thay đổi, các nhà côn trùng học và chọn giống lúa nhận thấy có một số giống có khả năng kháng rầy nâu ở vùng này nhưng có thể trở thành giống nhiễm ở vùng địa... hợp với kháng rầy nâu đã phát hiện gen kháng rầy nâu nằm trên 8 NST khác nhau Hầu hết các giống lúa trồng có nguồn gốc từ IRRI có chứa 1 hoặc 2 gen kháng rầy nâu, trong đó giống lúa IR64 được xác định có chứa nhiều gen kháng rầy nâu mạnh [58] Hình 1.2 Vị trí của các gen kháng rầy nâu trên bộ NST của cây lúa (Nguồn Jena, 2010) Việc áp dụng các tiến bộ kỹ thuật marker phân tử trong chọn giống lúa kháng. .. Đông; Hương Long và Hương Sơ; Hương Xuân và Hương Chữ, huyện Hương Trà, thành phố Huế 2.2 Nội dung nghiên cứu - Các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây, diện tích lá, hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp, các chỉ tiêu 30 năng suất) của các giống lúa nghiên cứu trong hai vụ Hè Thu và Đông Xuân tại hợp tác xã An Đông, thành phố Huế - Các đặc điểm chất lượng