PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN CÂY ĐẬU CÔ VE
2.3.6.2.Chọn giống đậu cô ve kháng gỉ sắt nhờ chỉ thị phân tử
Chọn giống truyền thống quy tụ các gen kháng gỉ sắt ở đậu cô ve khó khăn và mất nhiều thời gian. Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS) giúp chọn lọc nhanh và hiệu quả hơn, các bƣớc chính của chọn lọc MAS ở đậu cô ve gồm: (i) nhận biết chủng độc phổ biến nhất trong vùng mục tiêu và đặc điểm của nguồn kháng triển vọng nhất trong vùng; (ii) xác định mô hình di truyền tính kháng bằng lai nguồn kháng với giống nhiễm; (iii) nhận biết chỉ thị phân tử liên kết chặt với các alen kháng; (iv) phát triển dòng mang gen kháng (R) và chỉ thị phân tử quan tâm, quá trình này thƣờng thực hiện bằng lai trở lại; (v) Nhận biết chỉ thị đặc thù với alen kháng; (vi) Quy tụ alen kháng bằng lai xa các dòng đã chọn (i) đặc điểm hóa liên tục của bệnh và ký chủ; (vii) đặc điểm hóa và giới thiệu nguồn kháng mới cho chƣơng trình chọn giống và (iii) nhân biết chỉ thị liên kết với gen kháng có mặt trong nguồn kháng mới (Alzate-Marin et al., 2004; Souza et al.., 2008). Có thể giới hạn trên cơ sở lai trở lại để phát triển dòng mang gen kháng (R) và sau đó lai giữa dòng này để quy tụ alen kháng vào cùng một nền di truyền, sử dụng MAS để đẩy nhanh quá trình chọn tạo. Phát triển các dòng tiến bộ nên có phổ di truyền rộng và ổn định, nhƣng năng suất tƣơng đƣơng với giống cải tiến (Souza et al., 2013).
Một số giống đậu cô ve ăn hạt và đậu cô ve ăn quả kháng bệnh gỉ sắt bị mất khả năng kháng khi xuất hiện chủng gỉ sắt mới. Trƣờng hợp xảy ra ở Michigan năm 2007 và ở Bắc Dakota năm 2008, các chủng đã nhận biết ở đậu cô ve ăn quả trƣớc đây mang gen kháng Ur-3 đã bị nhiễm dƣới điều kiện đồng ruộng. Nhiều gen kháng gỉ sắt đã đƣợc sử dụng thành công trong các chƣơng trình tạo giống đậu cô ve (bảng 2.5).
Hình thức ƣu thế điều khiển di truyền của bệnh là một loạt các gen chính (major genes), điều này đòi hỏi phải có chiến lƣợc chọn lọc hiệu quả. Mục tiêu của các nhà nghiên cứu là nhận biết các chỉ thị RAPD liên kết chặt với các gen kháng gỉ sắt chính nhằm trợ giúp chọn lọc và quy tụ gen kháng vào nguồn gen
đậu bị nhiễm gỉ sắt. Sử dụng các mẫu ADN của các kiểu gen cá thể từ 2 quần thể phân ly, các tác giả đã nhận biết 2 chỉ thị RAPD liên kết với khối gen quan tâm. Một là OF10970 (generated by a 5 -GGAAGCTTGG-3 decamer), liên kết chặt với khoảng cách (2,15±1,50 centi Morgans) nối với khối gen kháng; chỉ thị thứ 2 là OI19460 (generated by a 5 -AATGCGGGAG-3' decamer).
Bệnh gỉ sắt ở đậu cô ve cùng bất thuận nóng là nguyên nhân hạn chế sản xuất của đậu cô ve ở nhiều vùng nhiệt đới và ôn đới. Nghiên cứu tổ hợp các gen kháng bệnh phổ rộng và khả chịu nóng vào cùng một nền di truyền đã đƣợc phát triển và chọn lọc ở hệ sinh thái nông nghiệp nhiệt đới. Tám quần thể đậu cô ve đã đƣợc phát triển từ tổ hợp ‗BelJersey-RR-15‘ và ‗BelFla-RR-1‘ (mỗi bố mẹ chƣa 2 gen kháng gỉ sắt là Ur-4 và Ur-11 cùng với chịu nóng đã tạo đƣợc các dòng là ‗HT601‘, ‗HT603‘, ‗HT608‘ và ‗HT611‘. Ba dòng F5 chịu nóng đã đồng hợp gen kháng gỉ sắt Ur-4 và Ur-11 đã chọn lọc thành công. Ba dòng tạo giống này đã đƣợc sử dụng lai với các giống đang trồng phổ biến ở Đông Phi, tạo đƣợc 4 dòng triển vọng có năng suất cao (‗L5‘, ‗L9‘, ‗L13‘ và ‗L17‘), kiểu cây phù hợp, kháng bệnh gỉ sắt và chịu nóng để đƣa ra sản xuất cũng nhƣ sử dụng chúng trong chƣơng trình chọn giống tiếp theo (Wasonga, 2010).
Bảng 2.5. Một số giống đậu cô ve kháng gỉ sắt
Dòng/giống Màu hạt/dạng Gen kháng Nguồn tham khảo
Kodiak 2M / Pinto Ur-3 Kelly et al. (1999) Merlot 7 / Red Mexican Ur-3 Hosfield et al. (2003) Teebus-RR1 1 / Navy Ur-3+ Liebenberg et al. (2010) Teebus-RCR 2 1 / Navy Ur-5 (+ CBB
resistance) Liebenberg et al. (2010)
BelDade-RGMR-4-6 1 / Snap Ur-3+, Ur-4 Stavely et al. (1997) BelMiDak-RMR-10-12 1 / Navy Ur-4, Ur-11 Pastor-Corrales (2003) BelDakMi-RMR-19-23 2M / Pinto Ur-3, Ur-4, Ur-6,
Ur-11 Pastor-Corrales (2003)
BelMiNeb-RMR-9-13 1 / Geat Northern Ur-3, Ur-6, Ur-11 Pastor-Corrales (2003) Rosada Nativa 5/ Pink Ur-5 Beaver et. al. (1999)
PC-50 6M / Red mottled Ur-9, Ur-12 Saladin et al. (2000) Sederberg; Tygerberg 5/ Cranberry Ur-11; Ur-13 Liebenberg et al (2010)
Ouro Nego 9 / Black Ur-Ouro-Nego Corrêa et al. (2000) Nguồn: Kelly et al. (2003)
Faleiro et al. (2014) đã nghiên cứu quy tụ 3 gen kháng gỉ sắt vào dòng ƣu tú Rudá nhờ chỉ thị phân tử ADN. Các gen kháng là Ur-5 (từ giống ‗Mexico 309‘), Ur-11 (từ giống ‗BelMiDak RR-3‘), và Ur-14 (từ giống ‗BRS Pioneiro‘. Bƣớc thứ nhất thực hiện hai sơ đồ lai trở lại khác nhau để tạo ra các cá thể con cái mang gen Ur-5 và Ur-11. Phân tích phân tử ADN để chọn các cây có nền di truyền giống nhƣ ‗Rudá‘ trong tất cả các chu kỳ lai trở lại nhằm đẩy nhanh quá trình lấy lại nền di truyền của giống gốc. Con cái của các tổ hợp lai trở lại đƣợc chọn và đã lai xa với giống ‗BRSMG Pioneiro‘ (Ur-14). Các cây F1 từ tổ hợp lai này đƣợc sàng lọc nhờ chỉ thị ADN liên kết với 3 gen kháng: SI19 (Ur-5), SAE19 (Ur-11) và OPX11 (Ur-14). Các cây mang tất cả các alen quan tâm đƣợc thu hoạch và sử dụng cho chọn lọc thế hệ tiếp theo. Chọn lọc trên cơ sở chỉ thị phân tử ADN thực hiện đến thế hệ F4:7, con cái ở thế hệ này biểu hiện tất cả các gen liên kết với chỉ thị kháng với 3 chủng của nấm gỉ sắt U. appendiculatus đƣợc chọn và đƣa vào thí nghiệm đánh giá kiểu hình. Kết quả thí nghiệm cho thấy năng suất của các dòng triển vọng tƣơng tự với giống gốc ‗Rudá‘và các giống đối chứng trồng ở Brazil.
Ở Việt Nam đã có nghiên cứu công bố kháng bệnh gỉ sắt ở đậu tƣơng do nấm Phakopsora pachyrhizi Sydow gây ra đã đƣợc phát hiện và quy định bởi 5 gen đơn trội là: Rpp1, Rpp2, Rpp3, Rpp4 và Rpp5. Nghiên cứu khả năng kháng nhiễm với bệnh gỉ sắt đậu tƣơng ở Việt Nam của các dòng đậu tƣơng mang gen chuẩn kháng cho thấy, các gen kháng Rpp2, Rpp4 là các gen kháng tốt với bệnh gỉ sắt đậu tƣơng ở Việt Nam, gen kháng Rpp5 kháng tốt với nguồn bệnh thuộc khu vực phía Nam Việt Nam (Nguyễn Văn Khởi và cs., 2016). Tuy nhiên chƣa có nghiên cứu về kháng bệnh gỉ sắt ở đậu cô ve.