2.1.2 .Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
2.3. CÁC GEN KHÁNG BẠC LÁ
Cùng với việc xác định nguồn vi khuẩn gây bệnh thì việc tìm ra nguồn gen kháng ở cây lúa với các chủng vi khuẩn gây bệnh đó là vô cùng cần tiết giúp cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh bền vững cho từng vùng sản xuất. Những nghiên cứu có tính chất hệ thống về gen kháng bệnh bạc lá lúa được thực hiện tại Nhật Bản vào đầu thập kỷ 60. Cho đến những năm 80 của thế kỷ XX, Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế đã xác định bản chất di truyền tính kháng bệnh là do gen quy định (Mew, 1987). Cho đến năm 2012, có 38 gen (từ Xa1 đến xa38) điều khiển tính kháng bệnh bạc lá ở lúa được công bố (Bhasin & cs., 2012; Natraijkumar & cs., 2012). Trong 38 gen có 24 gen trội và 14 gen lặn. Các gen lặn bao gồm: xa5, xa8, xa9, xa13, xa15, xa19, xa20, xa24, xa25/xa25(t), xa26(t), xa28 (t), xa31 (t), xa33 (t) và xa34 (t) (Chu, 2006; Kottapalli, 2007; Basabdatta
& cs., 2014). Các gen này được xác định vị trí nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau.
Theo Zhang (2015), có khoảng 39 gen kháng được tìm ra. Trong đó Xa7, Xa21 và xa5 kháng với các chủng ở miền Bắc Việt Nam.
Gen Xa7 là gen kháng trội được phát hiện từ giống lúa DV85 của Viện Lúa Quốc tế IRRI và được định vị trên nhiễm sắc thể số 6, sau đó được lập bản đồ trên cơ sở tổ hợp lai IR24xIRBB7 thông qua kỹ thuật AFLP. Tiếp theo, các chỉ thị phân tử M1, M3 và M4 được xác định có liên kết gần với gen Xa7, trong đó M3 và M4 nằm cách gen Xa7 với khoảng cách tương ứng là 0,5 và 1,8 cM (Porter & cs., 2003). Một số tác giả Trung Quốc tiến hành lập bản đồ vật lý
cho 1 gen ở giống lúa Zhenhui 084 cùng alen với Xa7 (Zhang & cs., 2009). Gen
Xa7 biểu hiện tính kháng rộng đối với nhiều chủng vi khuẩn bạc lá (Vera Cruz
& cs., 2000). Giống lúa mang gen kháng Xa7 được thử nghiệm tính kháng bạc lá trong 11 năm (22 vụ) liên tiếp với 1 chủng vi khuẩn bạc lá. Sau 22 vụ liên tiếp, thành phần quần thể vi khuẩn thay đổi, trong đó nhóm gây độc tăng lên. Mặc dù vậy, gen Xa7 vẫn tỏ ra kháng khá hiệu quả đối với vi khuẩn bạc lá, nhất là khi nhiệt độ môi trường tương đối cao, trong khi các gen kháng khác dường như không chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, hoặc giảm tính kháng ở nhiệt độ cao (Webb & cs., 2010). Do vậy gen Xa7 được nhiều nơi sử dụng làm nguồn cho (donor) gen kháng bạc lá.
Gen Xa21 là gen kháng trội nằm trên nhiễm sắc thể số 11 và là gen kháng bạc lá đầu tiên được phân lập và xác định chức năng gen. Gen Xa21 là một thành viên của một họ đa gen, mã hoá cho 1 protein tương tự kinaza thụ cảm (Song & cs., 1995; Song & cs., 1997). Gen Xa21 là gen kháng hiệu quả với nhiều chủng vi khuẩn bạc lá và được nhiều nơi sử dụng làm nguồn cho gen kháng trong chương trình chọn tạo giống lúa kháng bạc lá. Gen Xa21 cũng là gen kháng bạc lá đầu tiên được thiết kế vectơ để biến nạp vào cây lúa. Đến nay, rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã thu được cây lúa chuyển gen kháng bạc lá Xa21.
Nghiên cứu về tính kháng bệnh bạc lá ở một số gen kháng thấy rằng Xa7 và
Xa21 là gen kháng bền ở nhiều nước châu Á (Vera Cruz & cs., 2000; Webb & cs., 2011; Zhang & cs., 2012).
Qua thử nghiệm hơn một thập niên qua, các nhà nghiên cứu lúa đã chỉ ra rằng gen kháng đơn không bền vững: ví dụ Xa4 đã từng cho phản ứng kháng cao và hiệu quả ở Phillipine những năm 1970, tuy nhiên việc mở rộng gieo cấy các giống mang gen Xa4 đã làm thay đổi động lực của Xoo, dẫn đến tính kháng của
Xa4 bị bẻ gãy (Mew & cs.,1992). Thực tế nghiên cứu gần đây cho thấy gen Xa21
đã suy giảm tính kháng tại một số nước như Phillipine, Ấn Độ, Hàn Quốc và Trung Quốc (Lee et.al., 1999; Xu & cs., 2012).
Vì vậy việc quy tụ nhiều gen kháng đã được thực hiện như một biện pháp để cải thiện độ bền của gen kháng cũng như tính kháng phổ rộng với đa dạng quần thể Xoo. (Pradhan & cs.,2015).
Ở Việt Nam, một số gen kháng bệnh bạc lá đã được tìm thấy trong các giống lúa địa phương ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh phía Bắc như: gen Xa2 được tìm thấy trên giống lúa Tẻ Tép, xa5 ở giống lúa Ba Túc, Giòng Đôi, xa13 tìm thấy ở giống Cà Đung, Ba Túc, Thơm Lùn, Vệ Phích, Nếp hoa vàng, Nàng Sớm (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2005).
Theo Phan Hữu Tôn & Bùi Trọng Thủy (2003), khi nghiên cứu khả năng kháng bệnh của các dòng chỉ thị chỉ chứa một gen kháng đối với 7 chủng vi khuẩn bạc lá ở miền Bắc cho thấy gen Xa4 kháng được 7/7 chủng, các gen xa5,
Xa7 và Xa21 kháng tốt hoặc kháng cao với 7 chủng này. Các gen còn lại kháng rất kém hoặc không kháng với 7 chủng vi khuẩn trên.
Như vậy, hiệu lực của các gen kháng bạc lá đối với các nòi vi khuẩn bạc lá phân lập ở các vùng khác nhau là không giống nhau - một gen có thể kháng với nòi bạc lá ở vùng này nhưng lại nhiễm với nòi ở vùng khác. Để tạo ra giống lúa kháng bền vững với bệnh bạc lá, cần thiết phải quy tụ vài gen kháng hiệu quả vào 1 giống lúa.