Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích cơ bản của luận án này là ứng dụng chỉ thị phân tử trong lai trở lại nhằm tích hợp các gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc lá (Xa4, xa5, Xa7, xa13 và Xa21) vào một số dòng/giống lúa ưu tú, tạo được các nguồn vật liệu mang 2-3 gen kháng bệnh bạc lá phục vụ công tác chọn tạo giống lúa; Tạo ra dòng triển vọng có năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng kháng bền vững với các chủng gây bệnh bạc lá của Việt Nam để phát triển thành giống, đáp ứng được nhu cầu của sản xuất.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM *** NGUYỄN THÚY ĐIỆP NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP GEN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ VÀO MỘT SỐ DÒNG/GIỐNG LÚA PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Khuất Hữu Trung TS Hoàng Hoa Long Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án đƣợc bảo vệ hội đồng chấm luận án cấp viện họp tại: Viện khoa học Nơng nghiệp Việt Nam, vào ngày 2018 Có thể tìm hiểu luận án thƣ viện: - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam - Thƣ viện Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam tháng năm MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bệnh bạc gây Xanthomonas oryzae pv oryzae (Xoo) bệnh nghiêm trọng lúa, gây thiệt hại đến suất nhiều giống lúa khắp giới Bệnh bạc lúa xuất tất giai đoạn phát triển lúa Mức độ nhiễm bệnh ảnh hưởng suất tùy thuộc vào giai đoạn phát triển cây, độ mẫm cảm với mầm bệnh yếu tố môi trường Bệnh bạc lúa ghi nhận Nhật Bản vào năm 1884 bệnh thành dịch hại hầu hết vùng trồng lúa giới, đặc biệt nước trồng lúa Châu Á Bệnh bạc lúa có nguy gây hại vụ xuân vụ mùa Hiện nay, việc sử dụng chất hóa học để kiểm sốt bệnh bạc chưa có hiệu quả, gây ô nhiễm môi trường, sức khỏe người chất lượng nông sản (Khuất Hữu Trung cs, 2015) Người ta nhận thấy việc tăng cường tính kháng di truyền phương pháp hiệu để kiểm sốt bệnh bạc lúa Do đó, việc phát triển dòng/giống lúa mang gen kháng bệnh thơng qua ứng dụng chọn giống phân tử kết hợp với phương pháp chọn giống truyền thống chiến lược quan trọng để kiểm soát bệnh bạc lúa Ngày nay, nhờ công cụ giải mã hệ gen hệ mới, việc giải mã hệ gen hoàn chỉnh vài ngày cho phép xây dựng sở liệu hệ gen để khai thác cách hiệu nguồn gen, đặc biệt nguồn gen lúa hoang dại lúa địa Với phát triển mạnh mẽ tin sinh học, việc phân tích hệ gen, sàng lọc, phát gen/QTL kháng ngày nhiều nhanh chóng Tính đến nay, nhà khoa học tìm 43 gen kháng bệnh bạc lúa trồng lúa hoang dại, có 27 gen trội 16 gen lặn (Yogesh et al, 2017; Suk, 2018) Trong số 43 gen tìm thấy có 15 gen phân lập, lập đồ vật lý gen kháng tách dòng, nhân giải trình tự (Basabdatta et al., 2014; Mueen et al., 2015; Ranjith et al., 2016; Yogesh et al., 2017; Suk, 2018) Các gen kháng hoạt động theo chế gen đối gen nguồn gen để cải tiến di truyền giống lúa kháng với Xanthomonas Mức độ biểu tính kháng gen khác biểu giai đoạn phát triển khác lúa, gen kháng theo chế hoàn toàn, gen phụ kháng theo phần kiểm soát QTL/gen (Khuất Hữu Trung cs, 2015) Tuy nhiên, với phát triển chủng Xanthomonas biến đổi đa dạng quần thể bệnh làm phá vỡ tính kháng nhiều giống lúa (Yogesh et al, 2017) Để kiểm sốt phá vỡ tính kháng, khuynh hướng quy tụ nhiều gen vào giống áp dụng mang lại hiệu đáng kể Mặt khác, gen thường kháng với chủng gây bệnh nòi gây hại đó, quy tụ vài gen kháng vào dòng giống lúa tạo dòng lúa kháng nhiều chủng gây bệnh nhiều nòi gây hại, cải thiện tính kháng ngang từ tính kháng dọc, tạo tính kháng bền vững ổn định Việc phát triển nhanh chóng thị phân tử kết hợp với thị chức cho phép lai qui tụ nhiều gen kháng cách xác mở hội cho nhà chọn tạo giống việc tạo giống kháng bệnh bạc phổ rộng, kháng giai đoạn phát triển lúa, kháng bền vững với nòi gây bệnh Việc chọn tạo giống lúa mang đa gen với hỗ trợ thị phân tử (MAS) giúp chọn lọc cá thể mang tính trạng mong muốn với độ tin cậy cao, chọn lọc giai đoạn phát triển đầu cá thể, phân biệt kiểu gen dị hợp tử, chọn lọc alen lặn giúp quy tụ nhiều gen vào giống, giúp đẩy nhanh phát triển dòng chương trình chọn tạo giống (Guvvala et al, 2013; Pradhan et al, 2015) Xuất phát từ lý nêu thực nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tích hợp gen kháng bệnh bạc vào số dòng/giống lúa phục vụ chọn tạo giống” nhằm sử dụng thị phân tử kết hợp với lai trở lại để nhanh chóng đưa gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc vào giống lúa ưu tú, phục vụ cho chương trình nghiên cứu chọn tạo giống lúa trực tiếp cho sản xuất Mục tiêu nghiên cứu - Ứng dụng thị phân tử lai trở lại nhằm tích hợp gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc (Xa4, xa5, Xa7, xa13 Xa21) vào số dòng/giống lúa ưu tú, tạo nguồn vật liệu mang 2-3 gen kháng bệnh bạc phục vụ công tác chọn tạo giống lúa; - Tạo dòng triển vọng có suất cao, chất lượng tốt, có khả kháng bền vững với chủng gây bệnh bạc Việt Nam để phát triển thành giống, đáp ứng nhu cầu sản xuất Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học: - Cung cấp thêm nhiều liệu, thông tin phân tích hệ gen lúa địa ứng dụng thị phân tử nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá; - Kết đề tài góp phần quan trọng việc tạo nguồn vật liệu dòng/giống mang đa gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc phục vụ cho công tác nghiên cứu tính kháng chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc * Ý nghĩa thực tiễn: - Tạo 2-3 nguồn vật liệu có khả bệnh kháng bệnh bạc có di truyền giống lúa ưu tú; - Tạo 1-2 dòng triển vọng khảo nghiệm có suất cao, chất lượng tốt, kháng bệnh bạc lá, có khả phát triển sản xuất Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu - Các dòng/giống lúa ưu tú trồng phổ biến phía Bắc Việt Nam, giống lúa địa, dòng NIL mang gen kháng bạc nhập nội từ IRRI; - Cơ sở liệu genome 36 giống lúa địa Việt Nam thị phân tử có liên quan ứng dụng nghiên cứu chọn tạo giống * Phạm vi nghiên cứu - Đề tài ứng dụng công cụ tin sinh học để khai thác trình tự hệ gen đầy đủ giống lúa địa Việt Nam, xác định gen ứng viên kháng bệnh bạc lá, từ thiết kế thị chức để nhận biết gen mục tiêu, phục vụ cho nghiên cứu tính kháng cơng tác chọn tạo giống lúa; - Đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng thị phân tử lai trở lại để tích hợp nhiều gen kháng bệnh bạc vào giống lúa, nhằm tạo nguồn vật liệu kháng bệnh bạc lá, phục vụ cho công tác chọn tạo giống - Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2014 đến năm 2017 Những đóng góp đề tài - Lần ứng dụng công cụ tin sinh học để khai thác trình tự hệ gen đầy đủ giống lúa địa Việt Nam, xác định gen ứng viên xa5 xa13, từ thiết kế thị chức ứng dụng thị phân tử nhằm tích hợp nhiều gen kháng vào dòng/giống lúa ưu tú, phục vụ lai tạo giống lúa kháng bệnh bạc cơng tác nghiên cứu tính kháng; -Tạo 10 nguồn vật liệu mang 2-3 gen/gen ứng viên (Xa4+xa5/Xa4+Xa7/xa5+Xa7/ xa5+xa13/ xa5+Xa7+xa13 - có nguồn gốc từ dòng NIL IRRI) 2-3 gen ứng viên (Xa4+Xa7/ Xa4+Xa21/Xa7+Xa21/Xa4+Xa7+Xa21 - có nguồn gốc từ giống lúa địa) có khả kháng bệnh bạc lá, phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa suất cao, chất lượng tốt, kháng bệnh bạc lá; - Tạo 01 dòng triển vọng (KTDT18) có suất, chất lượng, mang gen ứng viên Xa4+xa5 (có nguồn gốc từ giống lúa địa), có khả kháng bệnh bạc lá, để phát triển phục vụ cho sản xuất Cấu trúc luận án Luận án trình bày gồm 147 trang (khơng kể phụ lục), 40 bảng 37 hình Luân án gồm chương: Mở đầu gồm trang; Chương - Tổng quan tài liệu 37 trang; Chương 2- Vật liệu phương pháp nghiên cứu 12 trang; Chương 3- Kết thảo luận 74 trang; Kết luận đề nghị trang Luận án sử dụng 154 tài liệu tham khảo, gồm 29 tài liệu tiếng Việt, 114 tài liệu tiếng Anh 11 trang web (20 trang) CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan bệnh bạc lúa 1.1.1 Lịch sử phát bệnh Bệnh bạc lúa phát Fukuoka - Nhật Bản vào năm 1884 Sau nhiều nghiên cứu đến năm 1990, tác nhân gây bệnh bạc phân loại loài đặt tên Xanthomonas oryzae pv oryzae Xanthomonas oryzae pv oryzae tồn chủ yếu lúa vật chủ cỏ dại Xoo tồn thời gian ngắn hạt bị nhiễm bệnh đất, chúng chưa chứng minh nguồn quan trọng việc lây nhiễm mầm bệnh Ở vùng nhiệt đới, vi khuẩn tồn nước tưới (Trích theo Pranamika Sharma cộng sự, 2017) 1.1.2 Vi khuẩn gây bệnh bạc lúa Vi khuẩn Xanthomonas oryzae thuộc chi Xanthomonas, họ Pseudomonadaceae, Eubacteriales, lớp Schizomycetes (Eubacteria) Trong hệ thống phân loại, Xanthomonas bao gồm loài X Oryzae pv oryzae, X Axonopodis pv citri, X Campestris pv campestris Hệ gen Xanthomonas oryzae pv oryzae (gọi tắt Xoo) có chiều dài xấp xỉ triệu bp (4.940.217 bp), thành phần G+C chiếm 63.72% vùng mã hoá protein chiếm tới 84.12% (Ochiai et al., 2005) Về đặc tính gây bệnh vi khuẩn, nghiên cứu có nhóm gen là: nhóm hrp, avr hrpX 1.1.3 Các chủng sinh lý giới Việt Nam Chủng vi khuẩn gây bệnh bạc Việt Nam đa dạng phong phú Tác giả Phan Hữu Tôn (2004) nghiên cứu bệnh bạc 15 tỉnh miền Bắc nhận thấy nhóm chủng Xoo thường xuất đan xen, địa phương xuất nhiều nhóm chủng, trái lại nhóm chủng diện nhiều địa phương Trên vết bệnh đơi tồn chủng vi khuẩn định (Phan Hữu Tôn, 2004) Tác giả Lưu Văn Quyết (1999) xác định có nhóm nòi dựa phản ứng isolate thu thập với giống chuẩn nòi quốc tế bao gồm nhóm I đến nhóm VII Bùi Trọng Thủy Phan Hữu Tôn (2003) phân lập 64 isolate thành 10 chủng khác Tác giả Bùi Trọng Thủy cộng xác định 12 nhóm nòi vi khuẩn X.oryzae có mặt miền Bắc Việt Nam đồng thời xây dựng bảng chuẩn thể phổ phản ứng kháng, nhiễm 12 dòng đẳng gen với 12 nòi (Bùi Trọng Thủy cs, 2007) Tiếp đến, số nhà khoa học phân lập 41 isolate vi khuẩn gây bệnh bạc tỉnh đồng sông Cửu Long phân vào nhóm nòi; qua lây nhiễm nhân tạo xác định gen xa5 kháng hiệu với nòi B, C, E F, gen xa13 kháng hiệu với nòi A, gen Xa21 kháng hiệu với nòi A, C, D F (Dinh D.H et al, 2008) Tác giả Nguyễn Văn Viết cs xác định 13 nhóm chủng sinh lý vi khuẩn gây bạc diện vùng trồng lúa miền Bắc Việt Nam (Nguyễn Văn Viết cs., 2008) Sau đó, khoảng 84 chủng Xoo chọn lọc, phân lập tỉnh miền bắc phân loại vào nhóm nòi G1, G2, G3 G4 (Furuya et al., 2012) Năm 2016, Lưu Văn Quyết cộng xác định isolate thuộc nhóm nòi, là: nhóm nòi I (Nam Định), nhóm nòi II (Bắc Giang, Hà Nội, Hòa Bình, Hải Dương, Nghệ An) nhóm nòi III (Hải Dương, Thanh Hóa) Trong nhóm II có độc tính mạnh phổ xuất rộng nhóm I III (Lưu Văn Quyết cs, 2016) Năm 2018, nhóm nghiên cứu tiến hành lây nhiễm 37 giống lúa địa Việt Nam với 10 chủng vi khuẩn gây bệnh bạc thu thập tỉnh phía bắc, xác định giống có gen Xa4 kháng với 6/10 chủng lây nhiễm, giống có gen xa5 kháng với 9/10 chủng lây nhiễm giống có gen Xa7 kháng với 8/10 chủng lây nhiễm, giống có phản ứng kháng tương tự dòng IRBB4, IRBB5 IRBB7 tương ứng IRRI (Thanh T et al, 2018) Điều chứng tỏ thành phần chủng nòi sinh thái miền Bắc Việt Nam đa dạng phong phú 1.2 Tổng quan gen kháng bạc chất gen kháng bệnh bạc Hiện xác định 43 gen kháng bệnh bạc từ Xa1 đến Xa42 kháng chủng Xoo khác nhau, có 27 gen trội 16 gen lặn Các gen kháng xác định nằm rải rác NST khác (trừ NST số 10) Một số gen chưa xác định vị trí, là: xa15, Xa16, Xa17, Xa18, xa19, xa20, xa26(t), xa28(t), Xa34(t), Xa36(t), Xa38 Xa41(t) 15 gen phân lập lập đồ vật lý Các gen kháng hoạt động theo chế gen đối gen nguồn gen để cải tiến di truyền giống lúa kháng với Xanthomonas (Basabdatta et al., 2014) gen kháng tách dòng, nhân giải trình tự (Mueen et al., 2015; Ranjith et al., 2016; Yogesh et al., 2017; Suk, 2018) Gen trội Xa4 sử dụng rộng rãi chương trình chọn giống lúa kháng bạc Châu Á, Xa4 lại hiệu với giống lúa thơm Gen xa5 gen lặn mà có khả kháng đặc hiệu với nhiều chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá, kháng tất giai đoạn Ở alen kháng xa5 có thay bp exon thứ dẫn đến thay đổi trình tự axít amin từ valine thành glutamiate vị trí 39, gây rối loạn chức yếu tố phiên mã tăng cường tính kháng với Xanthomonas tất giống có gen xa5 trạng thái đồng hợp (Iyer McCouch, 2004) Xa7 gen kháng đồng trội, kháng trực tiếp với chủng Xoo kết hợp với gen xa5 tăng hiệu lực, kháng cao với chủng Z-173 Trung Quốc (Wang et al 2005), gen kháng giai đoạn trỗ Gen Xa7 kháng hiệu với nhiều giống lúa lại không hiệu với giống lúa thơm Gen xa13 gen lặn hoàn toàn, kháng trạng thái đồng hợp Gen xa13 tương tác mạnh với gen kháng khác xa5, Xa4 Xa21 (Chu et al., 2004) Gen Xa21 có phổ kháng rộng sử dụng nhiều chương trình nhân giống lúa, Xa21 tăng cường tính kháng từ giai đoạn mạ đến giai đoạn trưởng thành Xa21 kiểu gen chứa thụ thể kinase lặp lại giàu leucine có phổ kháng rộng, kháng nhiều chủng Xoo so với gen kháng khác Các gen Xa4 xa5, xa13 Xa23 kháng giai đoạn phát triển lúa (Yogesh et al., 2017) Bản chất gen kháng, tương tác gen kháng lúa, nhân tố ảnh hưởng đến chức gen kháng chế điều hòa gen kháng sở quan trọng để xác định việc quy tụ nhóm gen kháng tương tác hiệu bền vững Việc phân loại gen kháng phổ rộng - hẹp, phân loại kháng theo giai đoạn phát triển lúa chất gen protein chế kháng với việc phân loại di truyền giống cho/nhận vô quan trọng để định hướng, chọn lọc dòng cho gen, dòng nhận gen với di truyền phù hợp tạo dòng đẳng gen ưu tú từ tích hợp lại để tạo giống siêu kháng bệnh bạc 1.3 Chỉ thị phân tử vai trò thị phân tử chọn tạo giống trồng 1.3.1 Vai trò thị phân tử chọn tạo giống trồng Chỉ thị phân tử hay thị di truyền dấu hiệu đặc trưng có tính phân biệt cá thể dựa khác biệt trình tự gene sinh vật Chỉ thị phân tử thường đoạn DNA ngắn biết vị trí nhiễm sắc thể đoạn DNA liên kết chặt với tính trạng khảo sát Trong năm gần đây, với gia tăng liệu trình tự hệ gen, đa hình đơn nucleotit (SNP) đa dạng cấu trúc hệ gen dùng để phát triển thị có độ tin cậy cao Sự phát triển thị với mật độ dày đặc việc xác định trình tự nucleotit hệ gen nhiều có quan hệ họ hàng gần gũi cho phép so sánh thị, so sánh hệ gen, phân bố thị khắp hệ gen (Ranade Yadav 2014) 1.32 Các thị phân tử DNA dùng phổ biến lai tạo chọn giống Hiện với phát triển sinh học đại có nhiều thị phân tử nghiên cứu sử dụng công cụ đắc lực cho phân tích di truyền cải tiến trồng, thị SSR (trình tự lặp đơn giản), SNP (đa hình nucleotit đơn), CAPS (trình tự đa hình khuếch đại bị cắt) dCAPS (derived CAPS), SSLP (kỹ thuật đa hình độ dài chuỗi đơn giản), STS (vị trí gắn thẻ trình tự) 1.3.3 Phương pháp chọn lọc nhờ hỗ trợ thị phân tử chọn tạo giống lúa (Marker Assisted Selection - MAS) Phương pháp nhân giống truyền thống không phân biệt kiểu gen dị hợp tử, mà điều cần thiết chương trình chọn giống Kỹ thuật MAS MABC ứng dụng để chọn lọc tính trạng chất lượng quần thể phân ly Việc ứng dụng phương pháp chọn lọc nhờ hỗ trợ thị chọn tạo giống lúa (MAS) mang lại hiệu đáng tin cậy chọn lọc kiểu hình, rút ngắn thời gian, cơng sức so với phương pháp chọn giống truyền thống MAS cho phép chọn lọc tính trạng phức hợp mà phương pháp chọn giống truyền thống không giải Tuy nhiên, việc ứng dụng thị phân tử nghiên cứu chọn tạo giống MAS bị hạn chế tác động phân ly tái tổ hợp, thị phân tử gen khơng liên kết với nhiễm sắc thể Khi việc chọn lọc dựa vào thị phân tử cho kết khơng xác Để loại bỏ tác động hoạt động phân ly tái tổ hợp, sử dụng thị chức thị nằm gen kháng, biểu thị đảm bảo có mặt gen kháng cá thể Ngồi sử dụng kết hợp thị nằm hai phía gen kháng q trình chọn lọc Sự có mặt hai thị cá thể giúp tăng đáng kể hiệu chọn lọc Chính vậy, việc phân tích genom, xác định xác vị trí, trình tự gen để thiết kế thị chức thị nằm đầu gen đích loại bỏ tác động phân ly tái tổ hợp, làm tăng đáng kể hiệu chọn lọc cá thể mang gen kháng phục vụ công tác lai tạo giống (Miah et al., 2013) Ở đây, lựa chọn phương thức lai chọn lọc với thị phân tử phép lai trở lại để ứng dụng lai tạo Đặc biệt, phương thức có ưu việc tích hợp nhiều gen kháng vào giống lúa tính xác, nhanh chóng độc lập kiểu gen 1.4 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc 1.4.1 Sàng lọc nguồn gen kháng bệnh bạc Sàng lọc nguồn gen khâu quan trọng hữu ích chương trình chọn tạo giống lúa Cho đến nay, với thành tựu đạt việc phát gen kháng định lượng định tính đặt tảng cho nghiên cứu chọn tạo giống kháng bệnh bạc 1.4.2 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc giới Với phát triển nhanh chóng thị phân tử, nhiều giống lúa cải tiến mang nhiều gen kháng bệnh nói chung bạc nói riêng chọn tạo Tính đến này, khu vực Châu Á có 10 giống lúa kháng bệnh bạc phát triển thương mại hóa Các giống chọn tạo nhờ sử hỗ trợ thị phân tử (MAS) (Valérie et al., 2011; Ali et al., 2014; Mueen et al., 2014) 1.4.3 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc Việt Nam Ở Việt Nam, nhà chọn giống thường sử dụng phương pháp truyền thống để cải tiến khả kháng bệnh bạc lúa, kết chưa cao, dòng/giống mang gen kháng chưa ổn định chưa kháng phổ rộng Mười năm trở lại đây, với phát triển nhanh chóng thị phân tử, nhà nghiên cứu Việt Nam bước đầu ứng dụng thị phân tử chọn tạo giống tạo nhiều dòng triển vọng Các dòng triển vọng trồng khảo nghiệm số vùng thuộc đồng sông Hồng để đánh giá khả kháng thực tế điều kiện tự nhiên Tuy nhiên, thực tế cho thấy, việc sử dụng dòng NILs Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) làm dòng cho QTL/gen kháng có hiệu chưa cao chủng nòi sinh thái Việt Nam đa dạng phong phú Mặt khác, hiệu lực gen kháng bạc nòi vi khuẩn bạc phân lập vùng khác không giống - gen kháng với nòi bạc vùng lại nhiễm với nòi vùng khác Chính vậy, việc sử dụng khai thác nguồn gen kháng địa trọng giải pháp hữu hiệu công tác chọn tạo giống lúa kháng bền vững với bệnh bạc 1.5 Tổng quan gen chất lƣợng thị liên kết với gen chất lƣợng Trong giống lúa chất lượng, tính trạng hương thơm hàm lượng amyloza đánh giá tính trạng quan trọng chất lượng Gen Waxy gen mã hóa cho tổng hợp amyloza lúa Hương thơm lúa liên quan đến gen BADH2 hay frg Đã có nhiều thị thiết kế để nhận biết gen đích này, phải kể đến thị ESP, IFAP, INSP M-Wx để nhận biết gen BADH2 (gen thơm fgr) Waxy tương ứng Tại Việt Nam, nghiên cứu giống lúa chất lượng chủ yếu dừng lại mức nghiên cứu đa dạng di truyền giống lúa Có nghiên cứu chun sâu di truyền liên quan đến tính trạng hương thơm tính trạng chất lượng khác 1.6 Khuynh hƣớng nghiên cứu quy tụ nhiều gen vào giống lúa Thơng thường, quy trình chọn tạo giống truyền thống, người ta đưa nguồn gen có tính trạng mong muốn vào giống khác phương pháp lai trở lại qua - hệ, chọn lọc cá thể quần thể phân ly từ hệ F2 đến hệ Mỗi gen thường kháng với chủng gây bệnh nòi gây hại đó, quy tụ vài gen kháng vào dòng giống lúa tạo dòng lúa kháng nhiều chủng gây bệnh nhiều nòi gây hại 12 - Sử dụng mồi MP1-2, P3 pTA248 để xác định gen Xa4, Xa7 Xa21 tương A ứng có dòng/giống nghiên cứu.BKết xác định 11 dòng/giống mang gen ứng viên Xa4 (Thơm Lài, Nếp mặn, Một bụi đỏ, Nàng Cờ đỏ 2, Chấn thơm, Nếp ông táo, OM3536, IS1.2, Bắc thơm kháng bạc lá, Thiên ưu RVT), 12 dòng/giống mang gen ứng viên Xa7 (Lúa ngoi, Ble te lo, Kháu mặc buộc, Chấn thơm, Coi ba đất, Ba cho K’ te, Blào sinh sái, Khấu điển lư, Nếp mèo nương, Hom râu, QJ4 BQ), khơng có dòng/giống mang gen ứng viên Xa21 giống dòng IRBB62 - Từ kết nhận diện gen/gen ứng viên kháng bạc xác định 04 giống địa mang gen ứng viên, Chấn thơm, Coi ba đất, Khấu điển lư Hom râu Như vậy, tầm soát gen ứng viên xa5 xa13 số giống lúa địa Việt Nam có trình tự thành phần acid amin tương đồng với gen tham chiếu cơng bố NCBI Từ đó, thiết kế thị chức (xa5add35 xa13add4) xác định giống Chấn thơm (Xa4, xa5 Xa7), Hom râu, Coi ba đất Kháu điển lư (xa5, Xa7 xa13) mang gen ứng viên, gen ứng viên xa5 xa13 nhận biết nhờ sử dụng thị chức thiết kế Các thị sử dụng để phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá tính kháng bạc gen ứng viên xa5, xa13 có giống lúa địa Việt Nam phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc 3.2 Đánh giá khả kháng/nhiễm bệnh bạc nguồn vật liệu Kết lây nhiễm isolate vi khuẩn gây bệnh bạc với 24 dòng/giống nghiên cứu cho thấy: giống Hom râu, Chấn thơm QJ4 kháng isolate AGI5.6 kháng trung bình với isolate AGI4.1 Giống Kháu điển lư kháng trung bình với isolate lây nhiễm Có dòng/giống ưu tú kháng trung bình với isolate AGI5.6 nhiễm với isolate AGI4.1 (BQ, QP5, Thủ đô 1, Bắc thơm kháng bệnh bạc lá, BC15, Thiên ưu, RVT Hương cốm) dòng/giống ưu tú lại nhiễm với isolate lây nhiễm (NPT3, Bắc thơm số 7, Khang dân 28, DT39 An dân 11) dòng IRBB5, IRBB7, IRBB62 kháng hồn tồn với isolate lây nhiễm, dòng IRBB13 kháng hồn tồn với isolate AGI5.6 kháng trung bình với isolate AGI4.1 Dòng IRBB4, IRBB21 kháng trung bình với isolate lây nhiễm Như vậy, từ kết đánh giá tính kháng/nhiễm dòng/giống lúa nghiên cứu với isolate vi khuẩn phân lập tỉnh phía bắc, sử dụng giống Hom râu, Chấn thơm, Kháu điển lư, QJ4 dòng NIL Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) để làm nguồn cho gen, phục vụ cho lai tạo 13 3.3 Tạo nguồn vật liệu mang đa gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc - Dựa vào kết tầm soát nhận dạng gen ứng viên, mức độ kháng hiệu với isolate vi khuẩn gây bệnh bạc phân lập, chênh lệch thời gian sinh trưởng giống bố, mẹ mức độ cảm quang giống địa, thiết kế 05 tổ hợp lai khác (DT39/Chấn thơm, Thủ đô 1/Chấn thơm, An Dân 11/Hom râu, Thủ đô 1/IRBB62 Bắc thơm số 7/IRBB62) ứng dụng thị phân tử, lai trở lại đến hệ BC3F1, sau tự thụ đến hệ BC3F4 để chọn tạo dòng/giống mang đa gen kháng; - Kết kiểm tra gen ứng viên mục tiêu 05 tổ hợp lai hệ BC1F1, BC2F1, BC3F1 cho thấy: tổ hợp lai thu lai mang gen/gen ứng viên trạng thái dị hợp, cụ thể: tổ hợp lai DT39/Chấn thơm thu lai mang gen ứng viên Xa4+xa5 Xa4+Xa7, Thủ đô 1/Chấn thơm thu lai mang gen ứng viên Xa4+xa5, An Dân 11/Hom râu thu lai mang gen ứng viên xa5+Xa7+Xa21, Thủ đô 1/IRBB62 Bắc thơm số 7/IRBB62 thu lai mang gen Xa4 +Xa7+Xa21 Dựa vào đặc điểm hình thái, cá thể ưu tú lựa chọn để lai trở lại tự thụ, tạo hệ BC3F2 - Các cá thể BC3F2 gieo cấy, theo dõi đánh giá số tiêu hình thái, chọn lọc theo kiểu hình ưu tú Các cá thể có đặc điểm ưu việt như: thời gian sinh trưởng < 130 ngày, trỗ hồn tồn, giữ màu xanh tự nhiên, hạt to, hạt mẩy, đều, chín tập trung, cứng chiều cao < 120 cm, có kiểu hình gần giống với giống nhận gen có số tính trạng tốt giống lựa chọn, đánh dấu thu mẫu theo cá để tách chiết ADN, phục vụ cho thí nghiệm xác định gen ứng viên kháng mục tiêu Kết kiểm tra PCR dòng BC3F2 xác định số thể mang 2-3 gen/gen ứng viên mục tiêu đồng hợp kháng: 01 cá thể mang gen ứng viên Xa4 +xa5 (R5.5-tổ hợp lai Thủ đô 1/Chấn thơm); cá thể mang gen ứng viên Xa4 +xa5 (B1.16, B1.68, B1.77) 03 cá thể mang gen ứng viên Xa4 +Xa7 (B1.37, B1.44, B1.59) thuộc tổ hợp lai DT39/Chấn thơm; tổ hợp lai An Dân 11/Hom râu xác định cá thể mang gen ứng viên xa5+Xa7+xa13 (B7.44), cá thể có gen ứng viên xa5+xa13 (B7.32), cá thể có gen ứng viên xa5+Xa7 (B7.48); tổ hợp lai Thủ đô 1/IRBB62 xác định cá thể T4.9 mang gen Xa4+Xa7+Xa21, T4.10 mang gen Xa4+Xa7, T4.43 mang gen Xa4 +Xa21; tổ hợp lai Bắc thơm số 7/IRBB62 xác định cá thể: B6.13 (Xa4+Xa7+Xa21), B6.1 (Xa4+Xa7) B6.25 ( Xa7+Xa21) Với mục đích tạo dòng mang đa gen, 16 cá thể mang 2-3 gen/gen ứng viên đồng hợp kháng lựa chọn để đánh giá đặc điểm nơng sinh học vụ Xuân 2017 14 (a) (b) (c) Hình 3.22 Ảnh điện di sản phẩm PCR xác định gen Xa4 (a), Xa7 (b), Xa21 (c) cá thể BC3F2 tổ hợp lai Bắc thơm số 7/IRBB62 sử dụng cặp mồi MP1-2, P3, pTA248 tương ứng B6.1-B6.48: cá thể BC3F2; M20: O'RangeRuler 20bp DNA Ladder; M100: 100bp DNA Ladder; B: giống IRBB62; M: giống Bắc thơm số 7;(-): giống IR24 (đối chứng âm) Các cá thể BC3F2 mang đa gen/gen ứng viên kháng kiểm tra gen BADH2 waxy liên quan đến tính trạng mùi thơm hàm lượng amylose với thị EAP, ASP, IFAP, INSP (BADH2) M-Wx Kết thu cho thấy: 08 cá thể BC3F2 (6 cá thể có nguồn gốc từ tổ hợp lai DT39/Chấn thơm 02 cá thể có nguồn gốc từ tổ hợp lai Bắc thơm số 7/IRBB62) có kiểu gen BADH2 đồng hợp tử lặn (thơm); gen Waxy tất dòng xuất băng kích thước 228bp 425bp, giống dòng/giống bố, mẹ (trừ dòng IRBB62) giống Jasmine 85, điều có nghĩa dòng BC3F2 có hàm lượng amylose < 20% Như vậy, với hỗ trợ thị phân tử từ tổ hợp lai thiết kế tạo 10 dòng BC3F3 mang 2-3 gen ứng viên Xa4+xa5/Xa4+Xa7/ xa5+Xa7+xa13 (có nguồn gốc từ giống địa) có di truyền giống DT39, Thủ Đô An dân 11 06 dòng BC3F3 mang 2-3 gen Xa4+Xa7/ Xa4+Xa21/Xa7+Xa21/ Xa4+Xa7+Xa21 (có nguồn gốc từ dòng NILs IRRI) có di truyền giống Bắc thơm số Thủ Đơ Ngồi ra, xác định 16/16 dòng mang gen Waxy, 8/16 dòng mang gen BADH2 - nguồn vật liệu hữu ích phục vụ cho công tác chọn tạo giống kháng bệnh bạc 3.4 Chọn lọc đánh giá vật liệu mang đa gen/gen ứng viên kháng bạc 3.4.1 Đánh giá số đặc điểm nông sinh học khả kháng bạc (lây nhiễm nhân tạo) dòng BC3F3 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống An dân 11 15 Các cá thể thuộc hệ BC3F3 tổ hợp lai An dân 11/Hom râu (kí hiệu AD2) gieo trồng vụ Xuân 2017 để đánh giá khả kháng bạc (bằng lây nhiễm nhân tạo) theo dõi, đánh giá số đặc điểm nông sinh học Chúng tơi sử dụng isolate vi khuẩn bạc AGI4.1 AGI5.6 để đánh giá khả kháng/nhiễm dòng AD2/1, AD2/2 AD2/3 (a) (b) (c) (d) (a) Hình 3.26 Đánh giá lây nhiễm nhân tạo khả kháng bạc của dòng BC3F3 có di truyền giống An Dân 11 (Vụ Xuân 2017) (a): dòng AD2/1; (b): dòng AD2/2; (c): dòng AD2/3; (d): Mẫu lây nhiễm isolate AGI5.6 Hình 3.27 Các cá thể BC3F3:4 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống An Dân 11 Kết thu cho thấy giống bố mẹ dòng BC3F3 có phản ứng kháng/nhiễm khác với isolate lây nhiễm khác Giống An dân 11 bị nhiễm bệnh isolate AGI4.1 AGI5.6 Các dòng AD2/1, AD2/2, AD2/3 mang 2-3 gen ứng viên (xa5+Xa7+xa13/ xa5+Xa7/xa5+xa13) biểu tính kháng từ kháng trung bình đến kháng isolate lây nhiễm, dòng kháng với isolate AGI5.6 kháng trung bình với isolate AGI4.1, tương tự giống Hom râu (giống cho gen) dòng IRRI dòng IRBB5 IRBB13 Dòng IRBB7 IRBB63 kháng với isolate Kết đánh giá tiêu hình thái suất dòng AD2 cho thấy: tiêu sức sống mạ độ cổ bơng dòng tương tự giống An dân 11 Độ tàn có phân ly dòng BC3F3 Các dòng AD2 có, sức sống mạ đạt điểm (cây 16 sinh trưởng tốt, xanh, nhiều có dảnh), độ cổ bơng đạt điểm (thốt hồn tồn) có độ cứng đạt điểm (cứng trung bình) Chiều cao trung bình dòng AD2 dao động từ 109,4 - 118 cm Năng suất lý thuyết suất thực thu dòng thấp so với giống An dân 11, tỷ lệ hạt dao động từ 88,2 đến 91,2 %; tổng số hạt/bông dao động từ 168 đến 196 hạt, thấp so với giống đối chứng; khối lượng 1000 hạt dao động từ 18,9 đến 20,1 gam Số hữu hiệu/khóm tiêu liên quan đến số bơng/đơn vị diện tích, dao động từ 6,6 - 7,6 bơng Bảng 3.19 Các yếu tố cấu thành suất dòng BC3F3 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống An Dân 11 (Vụ Xuân 2017 - Thạch Thất, Hà Nội) Số Tỷ lệ Khối Năng Tên Tổng số Năng suất hạt lƣợng suất lý TT dòng/ hạt/ thực thu hữu 1000 hạt thuyết giống (tạ/ha) hiệu (%) (g) (tạ/ha) An dân 11 6,5 240,9 88,1 18,75 84,96 66,10 AD2/1 6,7 168,0 88,2 19,5 63,05 41,80 AD2/2 7,6 169,4 87,5 20,1 74,53 52,49 AD2/3 6,6 196,0 91,2 18,9 73,15 50,54 CV% 5,2 5,3 2,6 6,0 8,5 LSD0,05 0,9 17,3 3,3 7,7 10 Dựa vào tiêu suất khả kháng bệnh bạc cho thấy sử dụng dòng AD2/1, AD2/2 AD2/3 làm nguồn vật liệu để phục vụ cho công tác chọn tạo giống kháng bệnh bạc 3.4.2 Đánh giá số đặc điểm nơng sinh học khả kháng bạc (lây nhiễm nhân tạo) dòng BC3F3 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống DT39 Các dòng BC3F3 có nguồn gốc từ tổ hợp lai DT39/Chấn thơm (kí hiệu DT39-6) đánh giá khả kháng/nhiễm qua lây nhiễm nhân tạo Kết thu cho thấy tất dòng BC3F3 có khả kháng bạc lá, từ kháng trung bình đến kháng với isolate AGI5.6 Đối với isolate AGI4.1 có dòng kháng trung bình (DT39-6/3, DT39-6/4), dòng khác bị nhiễm bạc (DT39-6/1, DT39-6/2, DT39-6/5, DT39-6/6) Trong đó, có dòng mang gen ứng viên (Xa4+xa5/Xa4+Xa7) DT396/3, DT39-6/4 kháng với isolate AGI5.6 kháng trung bình isolate AGI4.1 tương tự giống Chấn thơm (giống cho gen) dòng IRBB5 (dòng NIL IRRI) Kết đánh giá số đặc điểm nơng sinh học dòng cho thấy: dòng DT36-6 có sức sống mạ mức trung bình, sinh trưởng trung bình, hầu hết có dảnh (điểm 5), độ cổ bơng điểm 17 (thốt hồn tồn) Độ cứng dòng đánh giá từ điểm (cứng cây) đến điểm (cứng trung bình), dòng DT39-6/3, DT39-6/5, DT39-6/6 dòng cứng cây, khơng bị đổ Trong tổng số dòng có dòng giữ màu xanh tự nhiên giai đoạn chín (độ tàn điểm 1); dòng lại biến vàng tương tự giống DT39 (độ tàn điểm 5) Các dòng có thời gian sinh trưởng từ 120-130 ngày chiều cao 104,6 - 113,4 cm, tương tự giống DT39 Từ kết thu nhận cho thấy dòng DT39-6 thuộc nhóm giống ngắn ngày có chiều cao trung bình (a) (b) Hình 3.29 Đánh giá lây nhiễm nhân tạo khả kháng bạc của dòng BC3F3 có di truyền giống DT39 (Vụ Xuân 2017) (a): dòng DT39-6/1, DT39-6/2, DT39-6/3, DT39-6/4; (b): DT39-6/5, DT39-6/6, Mẫu lây nhiễm isolate AGI5.6 Bảng 3.22 Các yếu tố cấu thành suất dòng dòng BC3F3 mang gen kháng bạc có di truyền giống DT39 (Vụ Xuân 2017 Thạch Thất, Hà Nội) Số Tỷ lệ Khối Tên Tổng Năng suất Năng suất hạt lƣợng TT dòng/ số hạt/ lý thuyết thực thu hữu 1000 hạt giống (tạ/ha) (tạ/ha) hiệu (%) (g) DT39 8,6 160,2 82,60 23,5 88,22 61,24 DT39-6/1 8,2 170,0 73,53 20,9 70,49 54,43 DT39-6/2 8,7 150,8 71,80 21,1 65,09 47,63 DT39-6/3 8,5 175,6 83,93 23,9 99,02 63,18 DT39-6/4 7,5 200,0 91,20 19,4 87,15 61,24 DT39-6/5 DT39-6/6 CV% LSD0,05 7,7 9,2 4,7 0,7 226,2 179,0 4,2 13,4 92,47 90,20 2,3 3,4 16,7 19,4 - 88,85 94,95 4,4 13,3 57,35 59,29 7,6 7,8 18 Kết đánh giá yếu tố cấu thành suất cho thấy: số hữu hiệu dao động từ 7,5 - 9,2 bơng/khóm, hầu hết dòng có số hạt/bông cao giống đối chứng, dao động từ 150,8 -226,2 hạt So sánh số hạt/bông tỷ lệ hạt dòng DT39-6/4 DT39-6/5 với giống DT39 (đối chứng) cho thấy có khác biệt cách có ý nghĩa thống kê mức tin cậy 95%, số hạt/bông giống cao giống DT39 (đối chứng) là: 39,8 hạt/bông 86 hạt/bông, tỷ lệ hạt cao 8,6% 9,87% Chỉ tiêu khối lượng 1000 hạt dòng hầu hết thấp đối chứng, dao động từ 16,7 - 23,9g, dòng DT39-6/3 có khối lượng 1000 hạt lớn (23,9g) tương đương với giống DT39 (23,5g) Số liệu bảng 3.24 có 5/6 dòng BC3F3 có suất lý thuyết (70,49-99,02 tạ/ha) suất thực thu (54,43-63,18 tạ/ha) tương đương so với giống đối chứng DT39 (88,22 tạ/ha 61,24 tạ/ha), có 2/5 dòng có suất thực thu cao 60 tạ/ha, dòng: DT39-6/3 (63,18 tạ/ha) DT39-6/4 (61,24 tạ/ha) Với mục tiêu chọn tạo dòng lúa chất lượng, suất cao kháng bạc lá, chọn lọc dòng có suất thực thu đạt 60 tạ/ha có khả kháng bạc để khảo nghiệm vụ Mùa 2017, dòng DT39-6/3 DT39-6/4 Hình 3.30 Các cá thể BC3F3:4 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống DT39 3.4.3 Đánh giá số đặc điểm nông sinh học khả kháng bạc (lây nhiễm nhân tạo) dòng BC3F3 mang gen ứng viên kháng bạc có di truyền giống Thủ Đơ Các dòng BC3F3 có nguồn gốc từ tổ hợp lai Thủ Đơ 1/Chấn thơm (kí hiệu TĐ13) Thủ Đơ 1/IRBB62 (kí hiệu TĐ4) đánh giá khả 19 kháng/nhiễm qua lây nhiễm nhân tạo Kết lây nhiễm cho thấy: dòng TĐ4/1, TĐ4/2 kháng với isolate AGI5.6, kháng trung bình với isolate AGI4.1 Hai dòng TĐ4/3 TĐ13/1 bị nhiễm bạc lây nhiễm isolate AGI4.1 kháng trung bình với isolate AGI5.6 Kết đánh giá số đặc điểm sinh trưởng, phát triển dòng BC3F3 tổ hợp lai cho thấy: dòng có số đặc điểm sinh trưởng tương tự giống Thủ đô như: sức sống mạ, độ cổ bơng, độ tàn Thời gian sinh trưởng có khác biệt dòng, dòng TĐ4/2 có thời gian sinh trưởng ngắn dòng lại tổ hợp lai tương đương với dòng TĐ13/1 có nguồn gốc từ tổ hợp lai Thủ Đô 1/Chấn thơm Độ cứng dòng khác khác với giống Thủ Đơ 1, có dòng TĐ4/1 thuộc loại cứng (điểm 1) dòng TĐ4/3 TĐ13/1 đạt điểm 1-5 (từ cứng đến cứng trung bình) Chiều cao có khác biệt rõ rệt dòng, dao động từ 105,4 - 128,2 cm Bảng 3.25 Các yếu tố cấu thành suất dòng BC3F3 mang gen kháng bạc có di truyền giống Thủ Đô (Vụ Xuân 2017 - Thạch Thất, Hà Nội) Khối Tên Năng suất Năng suất Số bơng Tổng số Tỷ lệ hạt lƣợng TT dòng/ lý thuyết thực thu hữu hiệu hạt/bông (%) 1000 hạt giống (tạ/ha) (tạ/ha) (g) Thủ đô 6,5 241,80 82,77 19,63 83,62 58,97 TĐ4/1 7,0 181,35 86,28 17,60 63,57 54,43 TĐ4/2 6,6 163,34 87,67 18,20 56,77 50,22 TĐ4/3 6,7 189,78 81,42 19,13 64,96 56,37 TĐ13/1 5,0 254,47 93,10 18,90 72,84 51,52 CV% 8,2 6,8 2,7 3,9 4,9 LSD0,05 0,9 26,3 4,4 5,0 5,0 Kết đánh giá tiêu cấu thành suất suất cho thấy: Số hữu hiệu dao động từ 5,0 - 7,0 bơng/khóm, tổng số hạt/bơng dao động từ 163,34 - 254,47 hạt, khối lượng 1000 hạt dao động từ 17,6 19,13 gam, tỷ lệ hạt dao động từ 81,42 - 93,1% Năng suất lý thuyết dòng dao động từ 56,77 - 72,84 tạ/ha, thấp giống đối chứng (Thủ Đô 1) Tương tự vậy, suất thực thu thấp giống đối chứng, dao động từ 50,22 - 56,37 tạ/ha, dòng TĐ4/1 TĐ4/3 có suất tương đương với đối chứng (ở mức tin cậy 95%) biểu tính kháng bạc isolate lây nhiễm, đặc biệt dòng TĐ4/1 kháng với isolate vi khuẩn lây nhiễm Từ kết thu nhận cho thấy sử dụng dòng TĐ4/1 TĐ4/2 dòng mang gen, biểu tính 20 kháng bạc lây nhiễm nhân tạo có suất tương đương với giống Thủ Đô để làm nguồn vật liệu, phục vụ cho công tác chọn tạo giống kháng 3.4.4 Đánh giá số đặc điểm nông sinh học khả kháng bạc (lây nhiễm nhân tạo) dòng BC3F3 mang gen kháng bạc có di truyền giống Bắc thơm số Ba dòng BC3F3 mang gen kháng bạc từ tổ hợp lai Bắc thơm số 7/IRBB62 (kí hiệu BT6) lây nhiễm với isolate vi khuẩn để đánh giá khả kháng/nhiễm Kết thu cho thấy: dòng BT6/1 kháng với isolate lây nhiễm tương tự giống cho gen IRBB62, dòng BT6/3 kháng với isolate vi khuẩn AGI5.6 kháng trung bình với isolate AGI4.1, dòng BT6/2 kháng trung bình với isolate lây nhiễm Kết đánh giá số đặc điểm nơng sinh học thu cho thấy: Hai dòng BT6/1 BT6/2 có số đặc điểm nơng sinh học tương tự giống Bắc thơm số (ĐC) như: sức sống mạ, độ thoát cổ bơng độ cứng Độ cổ bơng dòng điểm (thốt hồn tồn) Độ tàn chiều cao có khác biệt dòng giống đối chứng, dòng BT6 có độ tàn xanh cao giống Bắc thơm số 7, có dòng BT6/1 BT6/2 thuộc nhóm có chiều cao trung bình dòng BT6/3 thuộc nhóm bán lùn giống Bắc thơm số Bảng 3.28 Các yếu tố cấu thành suất dòng BC3F3 mang gen kháng bạc thuộc tổ hợp lai Bắc thơm số 7/IRBB62 (Vụ Xuân 2017 - Thạch Thất, Hà Nội) Khối Năng Năng Tên Số Tổng số Tỷ lệ hạt lƣợng suất lý suất thực TT dòng/ hữu hạt/bơngchắc (%) 1000 hạt thuyết thu giống hiệu (g) (tạ/ha) (tạ/ha) Bắc thơm 7,6 147,26 95,14 20,30 71,37 57,02 số BT6/1 7,2 165,47 92,06 18,00 65,13 58,97 BT6/2 7,4 158,68 85,03 19,07 64,01 56,38 BT6/3 7,0 155,60 89,34 19,93 63,33 57,67 CV% 4,2 4,4 2,1 2,4 3,7 LSD0,05 0,6 13,8 3,7 3,2 4,3 Chỉ tiêu số hữu hiệu suất thực thu dòng BT6 tương đương với đối chứng, suất lý thuyết dòng so với giống Bắc thơm số có khác (ở mức tin cậy 95%) Cả dòng có suất lý thuyết thấp đối chứng từ 6,24 8,04 tạ/ha Tổng số hạt/bơng dòng dao động từ 155,60-165,47 hạt 21 cao đối chứng Tuy nhiên khối lượng 1000 hạt có chênh lệch dòng thấp giống Bắc thơm số Tỷ lệ hạt dòng BT6/1 (92,06%) tương đương với giống Bắc thơm số (95,14%) dòng lại thấp đối chứng (85,03-89,34%) Như vậy, dòng BT6/1, BT6/2 BT6/3 có biểu tính kháng bạc với isolate lây nhiễm có số tiêu hình thái, suất thực thu tương tự với giống Bắc thơm số 7, sử dụng dòng làm nguồn vật liệu để phục vụ cho chọn tạo giống kháng bệnh phát triển thành giống kháng bệnh bạc 3.4.5 Chọn tạo dòng/giống lúa triển vọng Ở vụ Xuân 2017, chọn lọc dòng ưu tú tổ hợp lai DT39/Chấn thơm, dòng DT39-6/3 (mang gen ứng viên Xa4+xa5) DT39-6/4 (mang gen ứng viên Xa4+Xa7) Hai dòng ưu tú gửi khảo nghiệm Trung tâm Khảo kiểm nghiệm Giống sản phẩm Cây trồng Quốc gia đánh giá khả kháng bệnh Viện Bảo vệ Thực vật vụ Mùa 2017 với kí hiệu KTDT7 (DT39-6/4) KTDT18 (DT39-6/3) Các dòng lúa ưu tú lây nhiễm đánh giá khả kháng bạc theo hệ thống đánh giá chuẩn IRRI-2014 dành cho thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo nhà lưới Kết đánh giá Viện Bảo vệ Thực vật (vụ Mùa 2017) thể bảng 3.29 Kết thu cho thấy: có 02 dòng lúa (KTDT7 KTDT18) cho phản ứng kháng vừa với bệnh bạc lúa với nguồn bệnh thu thập Nam Định Trong giống lúa Bắc thơm số giống lúa trồng phổ biến sản xuất địa phương bị nhiễm nặng với bệnh bạc (cấp hại điểm 8) Kết tương tự kết lây nhiễm dòng với isolate vi khuẩn lây nhiễm đánh giá vụ Xuân 2017 Bảng 3.29 Phản ứng dòng/giống lúa bệnh bạc Chiều dài vết % diện tích Cấp Mức đánh TT Tên giống bệnh (cm) bệnh bệnh TB giá KTDT7 9,5 43,6 Kháng vừa KTDT18 9,8 44,6 Kháng vừa Bắc thơm số 16,8 88,4 Nhiễm nặng Chuẩn nhiễm TN1 20,0 91,2 Nhiễm nặng Chuẩn kháng Kháng 4,8 10,2 IRBB7 (Nguồn: Báo cáo kết đánh giá tính chống chịu bệnh bạc dòng lúa ngày 25/9/2017 - Viện Bảo vệ Thực vật) Ở vụ Mùa 2017, dòng lúa ưu tú mang gen ứng viên kháng bạc gửi khảo nghiệm sơ tỉnh Hưng Yên Thanh Hóa theo hệ thống đánh giá khảo nghiệm Trung tâm Khảo kiểm nghiệm Giống sản phẩm Cây trồng Quốc gia Trong điều kiện đồng ruộng điểm khảo 22 nghiệm thí nghiệm có sử dụng thuốc BVTV, kết thu cho thấy: Tại hai điểm khảo nghiệm giống không bị nhiễm đạo ôn hại lá, đạo ôn cổ bông, rầy nâu sâu đục thân Bệnh bạc xuất gây hại tất giống Hưng Yên Thanh Hóa; Hưng Yên giống KTDT18 nhiễm nhẹ (mức điểm 1), riêng Thanh Hóa giống KTDT7 nhiễm mức trung bình (điểm 5) giống Bắc thơm số nhiễm nặng (điểm 9) Bệnh khô vằn, sâu xuất gây hại giống KTDT7 giống Bắc thơm số điểm Thanh Hóa mức nhẹ (điểm 1-3) Kết theo dõi đánh giá hai điểm Hưng Yên Thanh Hóa cho thấy giống khảo nghiệm thời kỳ mạ sinh trưởng trung bình hầu hết có dảnh (điểm 5); Độ dài giai đoạn trỗ mức trung bình (điểm 5) trỗ cổ bơng hồn tồn (điểm 1) Độ đồng ruộng giống đánh giá cao (điểm 1); Thời gian sinh trưởng (TGST) giống khoảng 101-103 ngày tương đương với đối chứng Bắc thơm số (101 ngày) Giống KTDT7 có độ cứng đánh giá yếu cây, hầu hết bị đổ; có độ tàn điểm (các biến vàng) chiều cao cây, thời gian sinh trưởng tương đương với giống Bắc thơm số Giống KTDT18 cứng cây, độ tàn điểm (lá giữ mầu xanh tự nhiên), chiều cao đạt 118,5 cm, cao hẳn so với đối chứng Bắc thơm số (111,0 cm) Kết khảo nghiệm yếu tố cấu thành suất cho thấy: giống khảo nghiệm có khả đẻ nhánh trung bình, số bơng hữu hiệu từ 4,6-4,7 bơng/khóm cao so với đối chứng Bắc thơm số (4,4 bông) Số hạt/bông giống khoảng 129-137 hạt thấp giống Bắc thơm số Giống KTDT7 tỷ lệ lép khối lượng 1000 hạt tương đương với giống đối chứng Trong giống KTDT18 lại có tỷ lệ lép khối lượng 1000 hạt cao KTDT7 Đặc biệt khối lượng 1000 hạt giống KTDT18 (23,4g) cao hẳn giống KDTD7 Bắc thơm số (18g) Tại Hưng Yên, suất thực thu giống khảo nghiệm sơ đạt từ 36,12-40,00 tạ/ha Còn Thanh Hóa, suất thực thu giống KTDT7 KTDT18 đạt tương ứng 47,50 tạ/ha 55,10 tạ/ha Trong giống KTDT18 có suất thực thu cao giống Bắc thơm số (48 tạ/ha) Trong điều kiện vụ Mùa năm 2017, 02 giống tham gia khảo nghiệm sinh trưởng phát trung bình, thời gian sinh trưởng từ 101-103 ngày, tương đương so với giống Bắc thơm số Từ kết đánh giá khảo nghiệm thu cho thấy: Dòng KTDT18 có khả chống chịu tốt với hầu hết loại sâu bệnh đồng ruộng, có khả kháng bạc lá, có suất vượt trội so với giống Bắc thơm số (vượt 8,6%) Chính vậy, dòng lai tạo thành cơng nhờ tích hợp gen ứng viên Xa4+xa5 23 Bảng 3.31 Đặc điểm sinh trưởng dòng khảo nghiệm Sức Độ Độ Chiều Độ dài Độ cứng Độ tàn Tên sống đồng thoát cổ cao GĐ trỗ giống mạ ruộng (điểm) (điểm) (điểm) (điểm) (điểm) (điểm) (cm) Bắc thơm 5 1 5 111,0 số KTDT7 5 1 108,0 KTDT18 5 1 1 118,5 TGST (ngày) 101 101 103 Ghi chú: Các tiêu đánh giá độ đồng ruộng sau: 1: Cây khác dạng < 0,3% (lúa lai < 2%); 3: Cây khác dạng >0,3 – 0,5% (lúa lai >2 - 4%); 5: Cây khác dạng > 0,5% (lúa lai > 4%) Bảng 3.32 Yếu tố cấu thành suất suất giống khảo nghiệm Yếu tố cấu thành Năng suất thực thu (tạ/ha) suất % vƣợt Tên Số Số Tỷ lệ KL giống Hƣng Thanh Trung bơng/ hạt lép 1000 suất so n Hóa bình khóm /bơng (%) hạt (g) với đối chứng Bắc thơm 4,4 145 8,9 18,0 39,60 48,00 43,80 số KTDT7 4,7 129 7,4 18,0 36,12 47,50 41,81 -4,5 KTDT18 4,6 137 13,6 23,4 40,00 55,10 47,55 8,6 (Nguồn: Báo cáo kết khảo nghiệm sơ vụ Mùa 2017 số 650/BC-KNGQGKNGCT ngày 28/11/2017 - Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống sản phẩm trồng quốc gia) Hình 3.35 Các dòng khảo nghiệm Văn Lâm, Hưng Yên (Vụ Mùa 2017) Kết đánh giá tiêu chất lượng bảng 3.33 cho thấy: dòng KTDT18 thuộc loại hạt dài (hạt gạo dài 6,13 mm); hạt gạo thuộc dạng hạt trung bình (tỷ lệ D/R đạt 2,67) Dòng có hàm lượng amyloza đạt 15,97%, mềm cơm có nhiệt độ hóa hồ thuộc loại trung bình Kết đánh giá chất lượng cơm cho thấy: Dòng KTDT18 có hạt trắng, bóng, cơm mềm, dính, thơm vừa độ ngon điểm (ngon vừa) 24 Như vậy, từ kết khảo nghiệm sơ xác định dòng triển vọng dòng KTDT18 mang gen ứng viên Xa4+xa5 Dòng KTDT18 có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm ngắn ngày (vụ mùa 103 ngày), đặc biệt dòng có suất cao, chất lượng kháng bạc Hình 3.36 Hình dạng hạt gạo, cơm dòng KTDT18 Như vậy, xác định 10 dòng BC3F3:4 mang 2-3 gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc lá, có khả kháng bệnh bạc với chủng isolate lây nhiễm, có dòng mang 2-3 gen ứng viên (từ giống địa Việt Nam) AD2/1 (xa5+Xa7+xa13), AD2/2(xa5+Xa7), AD2/3(xa5+ xa13), DT39-6/3 (Xa4+xa5), DT39-6/4 (Xa4+Xa7) 05 dòng mang 2-3 gen (từ dòng NIL IRRI) TĐ4/1, BT6/1 (Xa4+Xa7+Xa21), BT6/2 (Xa4+Xa7), TĐ4/2 BT6/3 (Xa7+Xa21) Từ chọn lọc dòng triển vọng KTDT18 (DT39-6/3) có suất, chất lượng, mang gen ứng viên Xa4+xa5, có khả kháng bệnh bạc Dòng có suất đạt 63,18 tạ/ha (vụ Xuân 2017 Hà Nội) 55,10 tạ/ha (vụ Mùa 2017 Thanh Hóa), có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm ngắn ngày (vụ mùa 103 ngày) có chất lượng gạo thuộc loại hạt trắng, bóng, cơm mềm, thơm ngon Đây nguồn vật liệu mang đa gen kháng bệnh bạc lá, kháng với chủng gây bệnh bạc lá, phục vụ công tác chọn tạo giống lúa đáp ứng nhu cầu sản xuất KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận 1) Đã tầm soát gen ứng viên xa5 xa13 số giống lúa địa Việt Nam có trình tự thành phần axit amin tương đồng với gen tham chiếu cơng bố NCBI; Từ xác định giống Chấn thơm (Xa4, xa5 Xa7), Hom râu, Coi ba đất Kháu điển lư (xa5, Xa7 xa13) mang gen ứng viên, có gen ứng viên xa5 xa13 nhận biết nhờ sử dụng thị chức thiết kế (xa5add35 xa13add4) Các thị sử dụng để phục vụ cơng tác nghiên cứu đánh giá tính kháng phục vụ cho công tác chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá; 25 2) Đã xác định 04 dòng/giống (Hom râu, Chấn thơm, Kháu điển lư QJ4) có khả kháng bệnh bạc lá, từ tính kháng trung bình đến kháng với isolate vi khuẩn lây nhiễm; 3) Tạo 10 nguồn vật liệu (dòng BC3F3:4) mang 2-3 gen/gen ứng viên kháng bệnh bạc lá, có dòng mang 2-3 gen ứng viên (từ giống địa Việt Nam) AD2/1 (xa5+Xa7+xa13), AD2/2(xa5+Xa7), AD2/3(xa5+ xa13), DT39-6/3 (Xa4+xa5), DT39-6/4 (Xa4+Xa7) 05 dòng mang 2-3 gen (từ dòng NIL IRRI) TĐ4/1, BT6/1 (Xa4+Xa7+Xa21), BT6/2 (Xa4+Xa7), TĐ4/2 (Xa4+Xa21), BT6/3 (Xa7+Xa21), có khả kháng bệnh bạc lá; 4) Chọn lọc dòng triển vọng KTDT18 có suất, chất lượng, mang gen ứng viên Xa4+xa5, có khả kháng bệnh bạc lá; Dòng có suất đạt 63,18 tạ/ha (vụ Xn 2017 Hà Nội) 55,10 tạ/ha (vụ Mùa 2017 Thanh Hóa), có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm ngắn ngày (vụ mùa 103 ngày) có chất lượng gạo thuộc loại hạt trắng, bóng, cơm mềm, thơm ngon, đáp ứng nhu cầu sản xuất Đề nghị - Tiếp tục nghiên cứu sâu tính kháng bệnh bạc gen ứng viên xa5, xa13 gen ứng viên khác có giống địa Việt Nam; - Tiếp tục chọn lọc, đánh giá nguồn vật liệu dòng triển vọng để tạo giống lúa suất cao, chất lượng tốt kháng bền vững với bệnh bạc lá, phục vụ cho sản xuất 26 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyễn Thúy Điệp, Nguyễn Trường Khoa, Khuất Hữu Trung (2015), “Thiết kế marker chức nhằm xác định gen ứng viên kháng bạc (xa13) số giống lúa địa Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 7(60), tr14-19 Nguyễn Thúy Điệp, Hoàng Hoa Long, Khuất Hữu Trung (2017) “Xác đinh, thiết kế mồi nhận biết gien ứng viên xa5 số giống lúa địa Việt Nam ứng dụng lai tạo giống” Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, số 1/2017, tr30-35 N.T Diep, T.T Thuy, T.D Cuong, N.T Khoa, N.T.P Doai, K.H Trung, T.D Khanh (2017), “Pyramiding the Cadidate Genes of Rice Bacterial Leaf Blight Resistance xa5, Xa7 and xa13 into the Elite Rice Variety”, Journal of Scientific and Engineering Research, 4(12): pp.92-98 ... nhằm tích hợp gen/ gen ứng viên kháng bệnh bạc (Xa4, xa5, Xa7, xa13 Xa21) vào số dòng /giống lúa ưu tú, tạo nguồn vật liệu mang 2-3 gen kháng bệnh bạc phục vụ cơng tác chọn tạo giống lúa; - Tạo. .. trình chọn tạo giống (Guvvala et al, 2013; Pradhan et al, 2015) Xuất phát từ lý nêu thực nghiên cứu đề tài Nghiên cứu tích hợp gen kháng bệnh bạc vào số dòng /giống lúa phục vụ chọn tạo giống ... trung nghiên cứu ứng dụng thị phân tử lai trở lại để tích hợp nhiều gen kháng bệnh bạc vào giống lúa, nhằm tạo nguồn vật liệu kháng bệnh bạc lá, phục vụ cho công tác chọn tạo giống - Thời gian nghiên