II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI
2.5.7.Vấn ñề phòng trừ bệnh bạc lá
Hiện nay ñã có một hệ thống các biện pháp tổng hợp ñể phòng trừ bệnh bạc lá lúa ñược nhiều nhà khoa học nghiên cứu và áp dụng ở nhiều nước. Các biện pháp ñược ñề cập bao gồm việc sử dụng các giống chống bệnh, dự tính, dự
báo bệnh, biện pháp canh tác và sử dụng thuốc hoá học.
Biện pháp canh tác: Theo Viện Bảo vệ Thực vật thì cải tiến chế ñộ canh tác như sử dụng chế ñộ bón phân hợp lý, sử dung giống chống bệnh, ñảm bảo thời vụ gieo cấy, chế ñộ tưới nước hợp lý ñược coi là những biện pháp có hiệu quảñối với bệnh bạc lá lúa [18].
Biện pháp hoá học: Dùng thuốc Boocdo và các hợp chất chứa ñồng ñể
phun ñã phần nào hạn chế ñược tác hại của bệnh. Nhưng ñồng gây ñộc cho lúa (S. Devadath, 1989) [37].
Các nhà khoa học ở Viện Bảo vệ thực vật Việt Nam cũng nghiên cứu sử
dụng một số thuốc hoá học chứa ñồng và thuỷ ngân, một số thuốc kháng sinh ñể
phòng trừ bệnh và cho biết tất cả các thuốc này ñều không có tác dụng khi bệnh
ñã phát sinh [18].
Biện pháp sử dụng giống chống chịu: Theo Anuratha và Gnanamanickam (1987), kể từ khi bệnh phá hoại càng nghiêm trọng trong những năm 1970- 1980 thì sử dụng giống chống chịu là biện pháp ñược xem là có hiểu qủa hơn cả [31].
Theo TS. Nguyễn Hữu Thuỵ thì phải sử dụng giống kháng bệnh cho những vùng thường xuyên mắc bệnh.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………27
Trong những năm gần ñây, ở miền Bắc Việt Nam bệnh bạc lá lúa trở nên nghiêm trọng và phá hoại cả ở hai vụ, do mức ñầu tư thâm canh cao, bón quá nhiều ñạm và bón không cân ñối, ñồng thời trồng nhiều giống mới nhiễm bệnh nhập nội từ Trung Quốc. Do ñó ñể hạn chế tác hại của bệnh cần áp dụng các biện pháp phòng trừ. Tuy nhiên biện pháp canh tác chỉ có tác dụng phòng bệnh là chủ
yếu, biện pháp hoá học thì chưa có thuốc ñặc hiệu. Vì vậy, sử dụng các giống kháng là phương pháp kinh tế và hiệu quả nhất ñể khống chế bệnh này.
2.5.8. Các phương pháp ñánh giá tính kháng bệnh bạc lá
Năm 1950 Ruitama và Schure ñã sử dụng ba phương pháp (phun dung dịch vi khuẩn lên lá, phương pháp châm kim và phương pháp nhúng mạ vào dung dịch vi khuẩn) ñể ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá kiểu Kresek ở
Indonesia. Tác giả kết luận là phương pháp phun dung dịch kém hiệu quả hơn phương pháp châm kim [18].
Fang (1956), Yoshimura và Iwata (1965) ñã ñề xuất phương pháp ngâm mạ vào dung dịch vi khuẩn hoặc làm ngập nương mạ trong dung dịch vi khuẩn
ñều có tác dụng lây bệnh ổn ñịnh [36].
Ngoài ra, phương cắt lá và cắt rễ cũng ñược một số tác giả ñề xuất sử dụng (Horino và cộng sự, 1980; Devadath, 1985) [36], [47]. Phương pháp cắt lá, còn có nhiều ý kiến chưa thống nhất với nhau về ñộ dài cắt ñầu lá khi lây bệnh nhân tạo (Devadath, 1985) [36]. Pal và cộng sự (1984) ñã ñề nghị cắt ngọn lá khoảng 5cm khi lây bệnh [18], trong khi IRRI ñề xuất cắt 5- 10cm.
Ngoài ra các nhà nghiên cứu ở các nước còn ñề xuất các phương pháp
ñánh giá khác như cắt rễ mạ, bó mạ, phương pháp nương mạ, mạ luống và phương pháp thử trong khay [18], [41].
M.Koch (1989), tiến hành nghiên cứu so sánh 3 phương pháp ñánh giá ñược dùng phổ biến (phun dung dịch vi khuẩn, cắt lá và kim châm), cho thấy phương
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………28
pháp cắt lá và kim châm cho hiệu quả ñánh giá cao hơn phương pháp phun dung dịch vi khuẩn [49].
Theo Naruto Furuya và cộng sự (2003), có 4 phương pháp ñánh giá tính kháng bệnh bạc lá: phương pháp phun dung dịch vi khuẩn lên cây, phương pháp gây tổn thương lá (châm kim, cắt lá), phương pháp nhúng cây vào dung dịch vi khuẩn, phương pháp lây nhiễm qua ñất. Trong ñó phương pháp cắt lá có kết quả
tốt nhất [41].
2.5.9. Sự di truyền tính kháng bệnh bạc lá
Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá ñược thực hiện tại Nhật Bản vào ñầu thập kỷ 60. Cho ñến những năm 1980, Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế ñã xác ñịnh bản chất di truyền tính chống bệnh là do gen quy ñịnh, gen kháng ñược thống nhất có tên là Xa + số thứ tự (Mew 1987) [56]. Những gen kháng chủ lực từ nhiều nguồn tài nguyên di truyền ñã ñược xác
ñịnh. Cho ñến nay, có khoảng 32 gen ñiều khiển tính kháng bệnh bạc lá lúa ñược công bố (từ Xa-1 ñến Xa31(t)) (Sidhu và Khush, 1978; Ogawa và cs, 1986; Lin và cs, 1996; Nagato và Yoshimura. 1998; Zang và cs, 1998; Khush và Angeles, 1999; Gao và cs, 2003; Yang và cs, 2003; Tan và cs, 2004; Chun Tai Wang và cs, 2007), hầu hết chúng ñược tìm thấy ở các giống lúa trồng thuộc loài phụ
O.sativa spp indica, một số cũng ñược tìm thấy ở loài phụ Japonica và từ các giống hoang dại như O.longistaminata, O.rufipogon, O.minuta và O. officinalis (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(Bar và Khush, 1997, Lee và cs, 2003), bên cạnh ñó một số gen kháng ñược tạo ra từ sự thay ñổi di truyền [35], [68], [69].
Một số gen kháng chỉ có hiệu quả ở giai ñoạn trưởng thành của cây (ví dụ
Xa21), trong khi hầu hết các gen kháng có hiệu quả không theo quy ñịnh (ví dụ
Xa23 và Xa26), ñặc biệt là Xa3 thường có hiệu quả kháng ở giai ñoạn trưởng thành của cây nhưng ñối với ít nhất một chủng gây bệnh thì Xa3 kháng ở tất cả
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………29
các giai ñoạn sinh trưởng. Một số gen kháng có hiệu qủa với rất nhiều chủng Xoo (ví dụ Xa21, Xa23), trong khi các gen kháng khác chỉ chống lại ñược một hoặc một vài chủng trong một khu vực ñịa lý nhất ñịnh (ví dụ Xa1). Hầu hết các gen kháng bệnh bạc lá ñều là gen trội nhưng có một số là gen lặn (ví dụ xa5, xa13) và một số gen biểu hiện trội không hoàn toàn (ví dụ Xa27) [35].
Phần lớn các gen kháng bệnh bạc lá ñã ñược chuyển gen vào dòng nhiễm bệnh bạc lá là IR24 ñể tạo thành một bộ dòng ñẳng gen (NILs) như IRBB1, IRBB2, IRBB3,…, một số gen ñược pyramided hoặc thông qua công tác chọn giống truyền thống và chọn lọc dựa vào chỉ thị ñánh dấu phân tử (Marker assisted selection MAS) hoặc kỹ thuật gen ñể phát triển loại cây trồng mới và dòng ñẳng gen có khả năng kháng bệnh bạc lá (Narayanan và cộng sự, 2002) [61].
Trên các giống kháng bệnh bạc lá, các gen chính ñược phát hiện nhờ áp dụng RFLP, RAPD ñể xây dựng bản ñồ di truyền. Các gen từ Xa1 ñến Xa31(t)
ñịnh vị trên các nhiễm sắc thể khác nhau. Xa1, Xa2, Xa12, Xa14, Xa25(a), Xa31(t) trên nhiễm sắc thể 4; Xa3, Xa4, Xa10, Xa21, Xa22, Xa23, Xa26, Xa30(t) trên nhiễm sắc thể 11; xa5 trên nhiễm sắc thể 5; Xa7 trên nhiễm sắc thể 6; xa8
trên nhiễm sắc thể 7; xa13 trên nhiễm sắc thể 8; Xa25(b) trên nhiễm sắc thể 12;
Xa27 trên nhiễm sắc thể 6; Xa29(t) trên nhiễm sắc thể 1; còn các gen kháng khác chưa ñược xác ñịnh [35].
Theo GS. Taura và Yoshimura, ðại học Kuyshu, Nhật Bản về phân bố của 5 gen kháng bệnh trên thế giới (Xa3, Xa4, xa5, Xa10 và Xa 14) cho thấy Trung Quốc và Malaixia phần lớn các giống lúa ñều chứa gen Xa14, một gen theo kết quả nghiên cứu của Phan Hữu Tôn (2005) lại bị nhiễm hầu hết các chủng ở
miềm Bắc, ñiều này có thể giải thích tại sao các giống lúa nhập nội từ Trung Quốc vào trồng ở miền Bắc Việt Nam ñều bị nhiễm rất nặng bệnh bạc lá [27].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………30
hầu hết các chủng vi khuẩn gây bệnh. Các gen này rất có ý nghĩa trong chương trình chọn giống kháng bệnh bạc lá ở miền Bắc Việt Nam. Trong khi các gen
Xa1, Xa2, Xa3, Xa10, Xa11 và Xa14 lại bị nhiễm bởi hầu hết các chủng [26]. Khi nghiên cứu các gen có chứa gen kháng bệnh bạc lá người ta thấy rằng có những giống nhiễm chủng sinh lý này nhưng lại chống lại chủng sinh lý khác, có những giống vùng này thì chống vùng khác lại nhiễm. Có những giống thời gian ñầu thì kháng thời gian sau lại nhiễm. ðiều ñó chứng tỏ, ñiều kiện ngoại cảnh ñã hình thành lên những chủng, nòi sinh lý mới có khả năng chống lại (vượt qua) gen kháng của giống, tức là những chủng, nòi sinh lý mới có ñộc tính cao hơn những chủng, nòi sinh lý cũ. Vì thế, các nhà khoa học phải không ngừng nghiên cứu ñể tìm ra nhiều gen kháng bệnh hơn nữa, nhằm tạo ra các giống nòi kháng bệnh bạc lá phục vụ cho nông nghiệp.
2.5.10. Tình hình chọn tạo và sử dụng giống kháng bệnh bạc lá
Chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá ñược bắt ñầu ở Nhật Bản năm 1923 và giống lúa kháng Zensho từ phép lai giữa Shiga Sekitori II/Shoyu ñã
ñược tạo ra vào năm 1932 ở quận Aichi. Giống này ñã ñược chọn lọc ñể sử dụng làm vật liệu lai tạo nhiều giống kháng ở Nhật Bản.
Một giống kháng khác, Kogyoku từ phép lai giữa Shobei/Shiro Senbon ñã
ñược tạo ra từ năm 1926 và ñưa vào sản xuất năm 1932. Cùng thời gian này, tại trường Trung học Nông nghiệp KagoShimo giống lúa chống bệnh ñược chọn lọc từ giống nhiễm bệnh Shikiriki và ñược ñặt tên là Kono 35. Nhiều giống lúa của Nhật Bản ñã mang gene chống chịu bệnh từ giống lúa này. Sau ñó giống kháng Asakaze ñã ñược tạo ra từ phép lai giữa Norin 27/Taraka . ðến năm 1957, Asakaze ñã bị nòi vi khuẩn mới tấn công và trở thành giống kháng ñầu tiên bị
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………31
Chương trình chọn giống lúa của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) bắt
ñầu từ năm 1965 và ñã thu ñược nhiều kết quảñáng kể. Người ta ñã ñưa ra ñược nhiều dòng, giống lúa kháng bệnh như: IR20, IR22 (1969), IR26 (1973), IR28, IR29, IR30 (1974), IR32, IR34 (1975)…. Các dòng, giống này ñược sử dụng rộng rãi ở Châu Á, và cung cấp vật liệu kháng bệnh cho các nước.
Các nước sử dụng giống chống chịu bạc lá của IRRI là Ấn ðộ với các giống IR579-48, IR532-1-176, Chandina; Bangladet với giống IR272-4-1; Philipine sử dụng giống IR36, IR38 và Việt Nam với các giống IR22, IR1561-1- 2, IR1561-228. (Khush G.S, 1977) [47], [48].
Nhiều giống lúa cao cây chống bệnh bạc lá ñã ñược sử dụng trong chương trình chọn tạo giống. Các giống lai với kiểu cây cải tiến, chống bệnh bạc lá, năng suất cao, phẩm chất tốt ñã ñược tạo ra. Khi phân tích di truyền tính chống chịu người ta thấy phần lớn các giống lai ñược ñặt tên chỉ có gen chống chịu Xa4
(Devadath, 1985) [36].
Theo G.S.Khush (1977) cho biết, Việt Nam và Philipines là hai nước sử
dụng rộng rãi nhất giống lúa kháng bệnh bạc lá của IRRI. Khoảng 30% diện tích trồng lúa ở miền Nam Việt Nam từ trước năm 1975 ñược trồng bằng giống kháng bệnh bạc lá. Philipines có tới 65% diện tích trồng lúa ñược sử dụng các giống kháng bệnh bạc lá [48].
Từ những năm 1980 chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh ở Trung Quốc ñã phát triển nhanh chóng. Gen Xa4 là gen chính ñược sử dụng trong chọn giống lúa lai ba dòng và hai dòng (Zhang Qi, 2009) [62]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các nhà khoa học cũng ñã giới thiệu các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá, trong ñó phương pháp gây ñột biến nhân tạo và phương pháp lai hữu tính ñược sử dụng rộng rãi và có hiệu quả cao. Bên cạnh ñó, công nghệ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………32
phải mất 10-12 năm ñể chọn giống chống bệnh bằng phương pháp chọn lọc phả
hệ. Nhưng hiện nay, bằng công nghệ sinh học Pamela C.Ronald ñứng ñầu một nhóm nghiên cứu ở trường ñại học Cornell, Hoa Kỳ ñã tạo ra ñược giống lúa kháng bệnh bạc lá với thời gian ngắn hơn nhiều (Nguyễn Vũ Trọng, 1998) [29].
Ở Việt Nam, việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá cũng ñã ñược quan tâm nghiên cứu. Các nhà khoa học ñã tiến hành sử dụng nguồn gen kháng bệnh bạc lá trong nước và của nước ngoài thông qua phương pháp lai hữu tính, kết hợp chọn lọc ñã chọn tạo ra ñược một giống, tổ hợp lúa lai có khả năng kháng bệnh bạc lá. Kết quả nghiên cứu của trường ðại học Nông Nghiệp I Hà Nội, sử dụng phép lai giữa dòng bất dục 103S và dòng phục hồi chứa gen kháng bệnh bạc lá ñã tạo ra các tổ hợp lai như Việt Lai 24, Việt Lai 27 kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trưởng 108-110 ngày, năng suất 7,2- 7,6 tấn/ha.
*Tóm lại: Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra là bệnh gây hại nghiêm trọng trên lúa. Biện pháp chủ ñộng và hiệu quả ñể
ngăn ngừa tác hại của bệnh là sử dụng giống kháng. Từ các nghiên cứu tiến hành cho thấy, tính kháng bệnh bạc lá là do gen ñơn trội (Xa) hoặc gen ñơn lặn (xa) quy ñịnh, trên cơ sở ñó chọn lọc cặp bố mẹ và bằng phương pháp lai hữu tính chúng ta có thể tạo giống lúa lai kháng bệnh với sự liên kết của các gen kháng. Sử
dụng phương pháp này có thể tạo ra ñược giống lúa lai mới vừa kết hợp ñược những ñặc tính nông sinh học tốt của bố mẹ vừa mang gen kháng bệnh bạc lá.
Cùng với thực trạng bệnh bạc lá ñang phá hoại nghiêm trọng trên nhiều giống lúa lai như hiện nay thì việc sử dụng phương pháp chọn giống lúa lai kháng bệnh bằng lai hữu tính càng có ý nghĩa thiết thực và cần ñược tăng cường. Trong ñó việc ñánh giá các dòng bố mẹ, cung cấp vật liệu lai tạo giống cũng cần ñược triển khai mạnh mẽ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………33
III. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Vật liệu nghiên cứu 3.1. Vật liệu nghiên cứu
Bao gồm:
- 51 dòng mẹ TGMS (gồm 48 dòng TGMS mới và 3 dòng TGMS làm ñối chứng)
Bảng 3.1. Các dòng TGMS mới tham gia thí nghiệm
TT Tên dòng Ký hiệu Nguồn gốc Ghi chú
1 16 dòng 103S
ñược chuyển gen
103BB1…103BB16 ðHNNI ðược chuyển gen
Xa21
2 28 dòng 135S
ñược chuyển gen
135BB1...135BB28 ðHNNI ðược chuyển gen
Xa4, xa5, Xa13, Xa21
3 VSO3 E6 Trung Quốc 4 T6S E10 ðHNNI 5 T7S E11 ðHNNI 6 TG1- dòng 37 214 TTKNG, SPCTTU 7 103S E1-5 ðHNNI ðối chứng 8 135S E5-33 ðHNNI ðối chứng 9 Peiải 64s E3 Trung Quốc ðối chứng
Ghi chú: ðHNNI: ðại học Nông nghiệp I Hà Nội; TTKNG, SPCTTU:Trung tâm khảo nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Trung ương
- Các vật liệu thử (tester): dòng bố 9311BB, D42BB, R100, R50
- Các tổ hợp lai F1 và 3 giống ñối chứng Việt Lai 24, Bồi Tạp Sơn Thanh, Nhịưu 838.
- Dòng chuẩn nhiễm bệnh bạc lá (IR24) và dòng chuẩn kháng bệnh bạc lá IRBB21, IRBB4/5/13/21 (ðối chứng ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………34
- Nguồn vi khuẩn: Sử dụng các chủng vi khuẩn phổ biến ởñồng bằng Bắc Bộ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
có ñộñộc cao do phòng thí nghiệm HAU – JAICA trường ðHNNHN cung cấp.