VI. CÁC ĐẶC TÍNH SINH LÝ
2.4. BỆNH MỐC SƯƠNG TRÊN CÂY KHOAI TÂY
2.4.4. Các nghiên cứu về gen kháng ệnh mốc sương trên cây khoai tây
Sau khi đƣợc phát hiện, đã có nhiều nghiên cứu thực hiện trên các đối tƣợng gen kháng này, trong số 11 gen kháng có đƣợc từ loài khoai tây S.
demissum, gen R1 nằm trên nhiễm sắc thể số V (Leonards and Schippers, 1992), gen R2 định vị trên nhiễm sắc thể số IV, các gen R3, R6, R7 đƣợc định vị trên nhiễm sắc thể số XI, gen kháng R5, R8, R9, R10 và R11 đều nằm trên nhiễm sắc thể XI và là các alen khác nhau của locus gen R3 (Li et al., 2011).
Bradshaw et al. (2005) chỉ ra rằng gen R10 và R11 nằm trên nhiễm sắc thể số 11 và là các dạng alen khác nhau của các gen thuộc locus R3 trên nhiễm sắc thể XI. Các nhà khoa học đã tiến hành định vị các gen kháng, theo đó gen R11 liên kết với marker PAG/MAAG-172.3 với khoảng cách 8,5cM và gen R10 liên kết với chỉ thị phân tử PAC/MATC-264.1.
Nghiên cứu theo hướng tối ưu hóa phương pháp PCR nhằm phát hiện các gen kháng bệnh bằng marker phân tử trên cây khoai tây của Mori et al. (2011) đã kết luận rằng gen R1 có nguồn gốc từ loài S. demissum đƣợc định vị trên nhiễm sắc thể số V (Leonards and Schippers, 1992) liên kết chặt với chỉ thị phân tử R1 và đƣợc phát hiện nhờ cặp mồi liên kết đặc hiệu 76-2sf2 – 76-2SR, khi tiến hành phản ứng PCR với cặp mồi đặc hiệu sẽ cho sản phẩm có kích thước khoảng 1400bp. Gen kháng R2 định vị trên nhiễm sắc thể số IV liên kết chặt với chỉ thị phân tử R2-800, đƣợc phát hiện nhờ cặp mồi đặc hiệu R2SP-S7 – R2SP-A9 và cho kích thước đoạn nhân khoảng 800bp.
Với 11 gen kháng (R1-R11) đã đƣợc phát hiện đều là các gen kháng đặc hiệu chủng có tính kháng cao nhƣng chỉ kháng đƣợc một số kiểu gen (chủng,
nòi) của tác nhân gây bệnh, tính kháng dựa trên các gen kháng này đƣợc gọi là tính kháng đặc hiệu chủng hay tính kháng dọc.
Tuy nhiên, tính kháng có đƣợc từ những gen này chƣa thực sự hiệu quả, ngay sau khi các giống kháng bệnh đƣợc đƣa vào sản xuất thì tác nhân gây bệnh đã cho thấy khả năng biến đổi mô hình gây bệnh của chúng, kết quả là tạo ra các chủng mới có thể gây bệnh trên cây khoai tây mang các gen kháng R. Vì vậy hướng đi này nhanh chóng cho thấy sự kém hiệu quả trong biểu hiện tính kháng đối với tác nhân gây bệnh cũng nhƣ hạn chế về tính bền vững.
Yêu cầu đặt ra cho các nhà chọn tạo giống khoai tây là cần phải tìm đƣợc những nguồn vật liệu mới cho tính kháng trên diện rộng, kháng đƣợc nhiều chủng nấm P. infestans (tính kháng không đặc hiệu chủng) và cho hiệu quả kháng bền vững. Cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện đƣợc nguồn vật liệu thay thế các gen kháng đặc hiệu chủng có nguồn gốc từ S. demissum, đó là các locus gen và gen kháng không đặc hiệu chủng hay các gen kháng ngang có nguồn gốc từ các loài khoai tây dại nhƣ S. berthaultii, S. pinnatisectrum và S. microdontum….
Bằng các phương pháp phân tích di truyền định tính và định lượng thực hiện trên loài S. microdontum, Adillah et al. (2008, 2010) đã phát hiện đƣợc một locus gen kháng bệnh mốc sương trên loài dại này. Locus gen này nằm trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số IV, giữa chỉ thị phân tử AFLP pCTmAGG_310 và CAPS (sự đa hình các đoạn cắt đƣợc khuếch đại - Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) chỉ thị TG339, T0703. Vị trí của gen Rpi-mcd1 đƣợc phát hiện là trùng khớp với một cụm gen kháng P. infestans khá bảo thủ, mang các gen kháng gồm R2, R2-like, Rpi-blb3 và Rpi-abpt trên nhiễm sắc thể sốIV4. Điều này cho thấy gen Rpi-mcd1 đƣợc phát hiện từ loài dại S. microdontum là gen kháng thứ 5 đƣợc tìm thấy trong cụm gen này.
Trên loài khoai tây dại S. berthaultii các nhà khoa học đã phát hiện gen kháng bệnh mốc sương Rpi-ber nằm trên nhiễm sắc thể số 10. Các chỉ thị đặc hiệu trên nhiễm sắc thể số 10 gồm Q133, CT214 và TG63 liên kết khá chặt với gen Rpi-ber với khoảng cách lần lƣợt là 6.4, 5.1 và 1.3cM.
Một số gen kháng có nguồn gốc từ các loài khoai tây dại khác đã đƣợc định vị, chẳng hạn nhƣ gen kháng trội Rpi1 từ loài dại S. pinnatisectum đƣợc định vị nằm trên nhiễm sắc thể số VII (Kuhl et al., 2001), các gen kháng từ những loài dại nhƣ S. Mochiquense: gen Rpi-moc1 (Smilde et al., 2005); loài dại
S. Phureja: gen Rpi-phu1 (Sliwka et al., 2011); loài dại S. venturiiI: gen Rpi-vnt1 (Foster et al., 2009); loài dại S. Dulcamara: gen Rpi-dlc1 (Golas et al., 2010) đều đƣợc định vị trên nhiễm sắc thể số X.
Một nguồn gen kháng mốc sương mới được phát hiện gần đây và hiện đang đƣợc tập trung nghiên cứu là các gen kháng có nguồn gốc từ loài khoai tây dại Solanum bulbocastanum. Đây là loài dại nhị bội, có nguồn gốc từ vùng trung Mỹ, phát triển tại vùng đồi núi có độ cao từ 1200 đến 2300 mét so với mực nước biển, thuộc đông bắc Mexico (Spooner et al., 2005). Cho đến nay các nhà khoa học đã phát hiện và nhân dòng được 4 gen kháng bệnh mốc sương có nguồn gốc từ loài dại Solanum bulbocastanum thuộc vùng lặp giàu Leucine (NBS-LRR), bao gồm: Gen Rpi-blb1 (van der Vossen et al., 2003) hay còn đƣợc biết đến với tên RB (Song et al., 2003); gen Rpi-blb2 (van der Vossen et al., 2005); gen Rpi-blb3 (Lokosou et al., 2009); gen Rpi-bt1 (Oosumi et al., 2009) đƣợc phát hiện từ phép lai giữa S. bulbocastanum và S. tuberosum.
Trong đó, gen Rpi-blb1/RB, định vị trên nhiễm sắc thể số VIII, gần chỉ thị CT64 và thuộc một cụm gồm 4 gen kháng tương đồng (resistance gene analogues – RGAs) (van der Vossen et al., 2003); gen Rpi-blb2 nằm trên nhiễm sắc thể số VI gần chỉ thị phân tử CT119; gen Rpi-blb3 định vị trên nhiễm sắc thể số IV gần chỉ thị phân tử TG339 và nằm trong cụm gen kháng mốc sương đặc hiệu chủng (R2,
Rpi-abpt, R2-like). Nhóm gen kháng này là các gen kháng không đặc hiệu chủng,
cho hiệu quả kháng cao và khá bền vững.
Các nghiên cứu về sự đa dạng, phạm vi phân bố cũng nhƣ quá trình tiến hóa của các gen kháng mốc sương có ở loài dại S. bulbocastanum đã đưa ra các cặp mồi liên kết đặc hiệu với những gen kháng này. Gen Rpi-blb1/RB đƣợc phát hiện bởi 2 cặp mồi là Blb1 (Wang et al., 2008) và 1/1’, các cặp mồi này liên kết đặc hiệu với gen Rpi-blb1/RB và sẽ khuếch đại một đoạn DNA có kích thước lần lƣợt là 820 và 213bp (Wang et al., 2008); gen Rpi-blb2 đƣợc phát hiện nhờ cặp mồi Blb2F/R, cặp mồi này liên kết đặc hiệu với gen Rpi-blb2 và cho đoạn DNA đƣợc khuếch đại có kích thước khoảng 715bp (Lokossou et al., 2010), trong khi Wang et al. (2008) cho rằng cặp mồi Blb2F/R sẽ khuếch đại đoạn DNA có kích thước khoảng 773bp.
Cặp mồi Blb3F/R được cho là liên kết đặc hiệu với gen kháng mốc sương Rpi-blb3 và sẽ khuếch đại một đoạn DNA có kích thước khoảng 618bp (Wang et al., 2008).