2.3.4.1. Thănh tựu trong chọn giống cđy trồng
Trong chọn giống cđy trồng: MAS trong lĩnh vực nông nghiệp rất triển vọng, ựê lăm ựộng lực cho ựầu tư lớn trong việc phât triển bản ựồ chỉ thị phđn tử vă câc nghiắn cứu khâm phâ mối liắn kết giữa kiểu hình vă chỉ thị. Bản ựồ chỉ thị phđn tử, câi khung cần thiết cho bất cứ ứng dụng MAS năo ựược xđy dựng cho phần lớn câc loăi quan trọng trong nông nghiệp, nhưng mật ựộ của bản ựồ thay ựổi ựâng kể giữa câc loăi. Chọn lọc nhờ chỉ thị phđn tử ựối với câc gen ựê biết ựược sử dụng rộng rêi ở thực vật vă mang ựến một triển vọng to lớn. Nhưng ựể biến tiềm năng năy thănh hiện thực còn gặp nhiều khó khăn. MAS ựược ứng dụng tương ựối nhanh ở ngô so với lúa mỳ vă lúa mạch. Sự tiến bộ của MAS ở câc loăi cđy trồng thuận lợi hơn so với những loăi cđy ăn quả như tâo, lắ, vì việc phât triển bản ựồ phđn tử ở cđy ăn quả chậm vă mới chỉ có ắt QTL ựược phât hiện. Câc chỉ thị liắn quan ựến tắnh chống chịu ựối với những thay ựổi Stress môi trường ựược xếp văo mục tiắu quan trọng cho MAS trong chọn giống cđy trồng vì những tắnh trạng phức tạp năy thường rất khó chọn lọc bằng phương phâp truyền thống.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 35
Một bản ựồ liắn kết phđn tử ở că chua dựa trắn chỉ thị gen khâng tương tự (RGA-resistant gene analog) ựê ựược xâc ựịnh với 29 RGAs ựược ựịnh vị trắn 9 trong tổng số 12 NST của că chua. Một văi locus RGAs ựược tìm thấy trong câc nhóm vă vị trắ của chúng trùng hợp với vị trắ của một văi gen hoặc QTL ựê biết ở că chua, cung cấp cơ sở cho xâc ựịnh vă lập bản ựồ câc gen vă QTL cho tắnh khâng bệnh sẽ ựược sử dụng cho MAS. Câc chỉ thị liắn kết với locus khâng bệnh giờ ựđy ựê cho phĩp phối hợp một văi gen khâng trong cùng một kiểu gen, ựẻ tâch dòng vă ựọc trình tự gen như gen khâng nấm, khâng vi khuẩn vă virus (Cf-2, Cf-4, Cf-5, Cf- 9, Pto, Mi, I2 vă Sw5).
MAS chưa ựược ứng dụng nhiều trong chọn giống cđy trồng công nghiệp vì giâ thănh cao, ựòi hỏi kắch thước quần thể cho xâc ựịnh QTL lớn vă còn thiếu sự hiểu biết về phản ứng của QTL với nền di truyền, tuổi cđy vă môi trường. Vì vậy, rất có thể MAS sẽ chỉ ựược ứng dụng cho một số ắt loăi vă một số ắt trường hợp như ở bông, cao su, thông vă chăm có giâ trị thương mại lớn. Mới chỉ có ở bông, câc băi bâo công bố về cấu trúc của bản ựồ di truyền có ựộ phđn giải cao vă việc xâc ựịnh QTL liắn quan ựến chất lượng sợi.
Trong chọn giống cđy rừng cũng như cđy trồng, người ta ựang cố gắng xđy dựng bản ựồ chỉ thị phđn tử ựối với một số loăi cđy trồng rừng có tắnh thương mại như: bạch ựăn, thông, keo. Bản ựồ phđn tử ựược sử dụng ựể xâc ựịnh vị trắ của câc chỉ thị liắn quan ựến những thay ựổi tắnh trạng ở cđy rừng, bao gồm những tắnh trạng thương mại ựược quan tđm: sự phât triển, khả năng nhđn giống, sự chịu ựựng sương giâ, chất lượng gỗ, cấu tạo nhựa lâ vă tắnh khâng sđu bệnh. MAS cho phĩp chọn lọc sớm trước khi câc tắnh trạng quan tđm ựược biểu hiện. Vì vậy, ưu ựiểm quan trọng của việc sử dụng kỹ thuật phđn tử trong chọn giống cđy rừng lă ựẩy nhanh tốc ựộ nhờ lăm giảm thời gian của câc thế hệ. MAS ựê rất có hiệu quả trong việc giảm giâ thănh chọn giống.
2.3.4.2.Câc thănh tựu trong chọn tạo giống lúa
Việc sử dụng chỉ thị phđn tử trong nghiắn cứu di truyền vă phục vụ cho công tâc chọn giống cđy trồng ựang ựược nhiều phòng thắ nghiệm trắn thế giới triển khai. Nhiều bản ựồ vă chỉ thị phđn tử liắn kết với câc gen kiểm soât cho tất cả câc tắnh
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 36
trạng như: chống chịu sđu bệnh, gen khôi phục khả năng hữu thụ, gen tương hợp rộng... ựê ựược xâc ựịnh, sử dụng ngăy căng nhiều vă có hiệu quả trong chọn tạo giống lúa.
Trong câc thănh công về chọn tạo giống lúa trước tiắn phải kể ựến thănh tựu chọn tạo giống lúa chất lượng. Việc chọn tạo ựược câc giống lúa mang nhiều gen quý như gen tổng hợp amylose, gen tổng hợp amylopectin, gen liắn quan ựến tắnh trạng mùi thơm lă nhu cầu cần thiết khi ựời sống con người ngăy căng cao. Viện nghiắn cứu lúa ựồng bằng sông Cửu Long nghiắn cứu chọn tạo câc giống lúa ngắn ngăy, năng suất cao, chất lượng gạo tốt như OM1490, OM2571, OM3536... ựê ựược gieo trồng rộng rêi [3].
Trắn thế giới, Bao vă CS (2006) ựê sử dụng câc mồi ựặc hiệu SSR ựể nhđn câc ựoạn lặp lại (CT)n có trong câc gen Wx (gen mê hóa cho enzyme tổng hợp amylose), gen SBE (gen mê hóa cho enzyme tổng hợp amylopectin) vă gen SSS (gen mê hóa cho enzyme tổng hợp tinh bột hòa tan có trong nội nhũ lúa) trắn 54 giống lúa chất lượng cao. Vanavichit vă CS (2004) ựê ứng dụng chỉ thị SSR trong nghiắn cứu di truyền tắnh trạng mùi thơm ở quần thể lúa lai. [66]
Rất nhiều nghiắn cứu chọn tạo giống lúa chống chịu sđu bệnh vă năng suất cao ựê ựược công bố, tập trung văo một số bệnh như: bệnh bạc lâ, rầy nđu, ựạo ôn.
Ở trong nước, ựê có những ứng dụng chỉ thị phđn tử trong chọn tạo giống lúa khâng bệnh bạc lâ, vă ựê có một số dòng khâng triển vọng ựược tạo ra bằng kỹ thuật năy.[25]. Trường ựại học nông nghiệp Hă Nội sử dụng nguồn gen Xa4 ựê tạo ra một số dòng khâng ựược với ựa số câc chủng vi khuẩn ựưa văo lđy nhiễm.
Trắn thế giới, qua chọn lọc phđn tắch tâi tổ hợp trong quần thể lai ngược BC1F3 ở giống lúa Basmati ựê nhận biết ựược QTL liắn quan ựến chất lượng hạt liắn kết chặt với gen khâng bệnh bạc lâ. Tại Trung Quốc, sử dụng MAS, người ta ựê chuyển thănh công hai gen Xa21, Xa4 khâng bệnh bạc lâ văo dòng phục hồi cho 1 tổ hợp lúa lai. Sử dụng câc chỉ thị phđn tử liắn kết Pta21 vă Ab9 ựê chuyển gen
Xa21 văo dòng phục hồi Minghui63.
Bệnh ựạo ôn cũng lă một bệnh do nấm gđy ra lăm giảm năng suất cho lúa, có vùng phđn bố rộng vă tâc hại rất lớn. Sử dụng chỉ thị phđn tử kiểm tra 1209 giống
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 37
lúa, ựê chọn ựược 10 giống lúa khâng bệnh ựạo ôn. Phan Thị Bảy vă cộng sự (2000) ựê phđn tắch phđn tử DNA của câc dòng lúa chọn lọc vă phât hiện dòng B12 mang ựoạn DNA dăi 1200bp lă ựoạn DNA liắn kết chặt với gen khâng Pi-2(t) vă dòng
B12 khâng 100% với 4 nòi nấm lđy bệnh ựạo ôn [28]. Trắn thế giới, kết quả sử dụng chỉ thị phđn tử ựể xâc ựịnh vă mô tả nguồn gen ựê ựược xâc ựịnh vă ựê tìm thấy hơn 10 QTL liắn kết chặt với câc gen khâng bệnh ựạo ôn. Gen Pi-2(t) cũng
ựược xâc ựịnh liắn kết chặt với chỉ thị RG64 trắn NST số 6 vă câch một khoảng lă 2,8cM. Vì thế ựoạn RG64 thường dùng như một chỉ thị ựể xâc ựịnh gen khâng Pi- 2(t), Pi-1(t), Pi-3(t), Pi-5(t), Pi-15(t), nằm cùng trắn NST số 9.
Ở lúa có 25 gen chắnh khâng rầy ựê ựược lập bản ựồ phđn tử. Những gen khâng năy thông qua chọn giống nhờ chỉ thị phđn tử có thể dễ dăng chuyển văo những giống lúa có ựặc tắnh ưu việt. Bản ựồ phđn tử cho 3 gen khâng rầy nđu bph X,
bph4, bph6 ựược lập vă ựê phât hiện một loạt chỉ thị phđn tử SSR liắn kết gần với
câc gen khâng ựó [18]. Gen bph2 nằm trắn NST số 12 liắn kết chặt với SSR marker RM7102 vă RM463 với khoảng câch 1cM. Gen bph2 lă một trong những gen khâng rầy nđu rất thuận lợi cho việc chọn giống bằng chỉ thị phđn tử. [54]
2.3.4.3. Câc thănh tựu trong chọn tạo giống lúa chịu hạn
* Thănh tựu trong nước
Ở nước ta, công tâc chọn tạo giống lúa cho vùng khó khăn (hạn, úng, mặn...) ựược tiến hănh từ cuối những năm của thập niắn 1970. Cho ựến năm 2000, ựê có nhiều ựề tăi cấp nhă nước về lúa khó khăn ựược thực hiện; ựê có hăng loạt giống lúa chịu hạn, chịu mặn vă chịu ngập úng ựược chọn tạo vă ựưa văo sản xuất, góp phần nđng cao năng suất vă sản lượng lúa của cả nước.
Theo tăi liệu của Bùi Chắ Bửu vă Nguyễn Thị Lang (2001) cho thấy ựến nay có trắn 1.800 mẫu giống lúa ựịa phương vă 160 quần thể lúa hoang ựược sưu tầm vă bảo quản tại Viện lúa ựồng bằng sông Cửu Long. Ngoăi ra Viện còn bảo quản một số nguồn gen cđy trồng ựược nhập nội văo Việt Nam nhằm sử dụng lăm nguồn vật liệu phục vụ cho công tâc lai tạo. [4].
Nguồn tăi nguyắn di truyền cđy lúa ở nước ta rất phong phú, ựa dạng. Từ nguồn vật liệu năy chúng ta ựê tạo ra nhiều tổ hợp lai, nhiều giống tốt có tắnh
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 38
chống chịu cao với sđu bệnh vă ựiều kiện sinh thâi bất thuận ựê ựược phổ biến trong sản xuất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dưới ựđy lă một số phương phâp vă kết quả nghiắn cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn ựê ựạt ựược trong những năm gần ựđy:
- Về phương phâp nghiắn cứu:
Ứng dụng nghiắn cứu về những ựặc trưng cơ bản của câc giống lúa chịu hạn nhằm xđy dựng chỉ tiắu chọn giống. Qua kết quả thu ựược, Trần Nguyắn Thâp (2001) [30] ựê ựề xuất một mô hình chọn tạo giống lúa chịu hạn. Với thắ nghiệm ựânh giâ khả năng chống chịu hạn nhđn tạo của cđy lúa ở trong phòng, tâc giả khuyến câo nắn chọn nồng ựộ muối KClO3 3% hoặc nồng ựộ ựường Sacarin 0,8-1% ựể xử lý hạt.
Nguyễn Văn Doăng (2002) [5] ựê nghiắn cứu âp dụng phương phâp xâc ựịnh âp suất thẩm thấu của hạt phấn bằng dung dịch Polyethylene Glycol (PEG) trong chọn tạo giống lúa mỳ chịu hạn. Theo tâc giả, phương phâp năy giúp phđn biệt câc giống có âp suất thẩm thấu cao vă thấp. Mă những giống lúa mỳ chịu hạn có âp suất thẩm thấu cao vă ngược lại. Mặt khâc, phương phâp kiểm tra năy rất dễ thực hiện, không ựòi hỏi nhiều trang thiết bị mây móc ựắt tiền vă cho kết quả tốt. Vì vậy, ựề nghị thử nghiệm phương phâp ngđm hạt phấn trong dung dịch PEG ựể ựânh giâ khả năng chịu hạn với lúa.
Trần Nguyắn Thâp vă cộng sự (2002),[31] công bố vai trò gen chống hạn trong sự ựiều chỉnh hăm lượng proline trong lâ lúa trong ựiều kiện môi trường thay ựổi. Trong ựiều kiện khủng hoảng nước, hăm lượng proline có sự khâc nhau giữa câc giống lúa cạn vă lúa nước. Câc giống lúa chịu hạn tốt ựược biểu thị bởi hăm lượng proline trong lâ cao, ựặc ựiểm chịu hạn vă mức suy giảm năng suất thấp. Sự khâc nhau về hăm lượng proline cảu lúa cạn vă lúa nước lăm sâng tỏ vai trò của gen ựối với cơ chế chống lại sự mất nước ở ựiều kiện gieo trồng cạn.
Câc nghiắn cứu của Nguyễn Duy Bảo vă cộng sự khi ựânh giâ khả năng chịu nóng, sự phât triển của hệ thống rễ vă xâc lập mối tương quan giữa khả năng chống hạn với sự sinh trưởng thđn lâ vă bộ rễ của hơn 20 giống lúa thuộc ba nhóm chịu hạn giỏi, khâ vă kĩm ựê nhận xĩt:
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 39
+ Giữa lúa cạn cổ truyền vă lúa cạn cải tiến ở giai ựoạn 20 ngăy không có sự sai khâc về chiều cao cđy vă chiều dăi rễ; ở giai ựoạn 60 ngăy thì sự khâc biệt lă có ý nghĩa.
+ Giữa lúa cạn vă lúa nước giai ựoạn 20 ngăy tuổi không có sự khâc nhau về chiều cao cđy nhưng có sự sai khâc có ý nghĩa về ựộ dăi rễ, nắn có thể coi ựđy lă chỉ tiắu chọn giống.
+ Chiều cao cđy có tương quan nghịch với khả năng mẫn cảm hạn. Chiều cao cđy căng thấp thì nhiễm hạn căng tăng vă ngược lại. [30].
- Về kết quả chọn tạo giống lúa chịu hạn
Từ năm 1978 Viện Cđy lương thực vă cđy thực phẩm ựê tiến hănh chọn tạo giống lúa chịu hạn, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu sđu bệnh, ựạt năng suất cao hơn câc giống lúa chịu hạn, lúa cạn ựịa phương ựang trồng. Trong giai ựoạn từ 1986-1990, có 3giống thuộc dòng CH ựê ựược công nhận giống Nhă nước lă CH2, CH3, CH133 vă hăng loạt câc dòng giống chịu hạn có triển vọng [12], [13], [14],[15],[16],[17].
Nghiắn cứu của Nguyễn Ngọc Hđn (1993) [8] về ựặc ựiểm vă kỹ thuật canh tâc một số giống CH trắn vùng ựất cạn Việt Yắn, Bắc Giang vă Hải Dương cho thấy: câc giống CH có thời gian sinh trưởng 120-130 ngăy, thđn cứng, lâ ựứng, thẳng vă dăyỖ khả năng ựẻ nhânh trung bình vă có bộ rễ phât triển cả về chiều rộng vă chiều sđu.
Theo Vũ Tuyắn Hoăng vă cộng sự [12] ,hăm lượng nước ở câc giống CH cao hơn câc giống ựối chứng, cường ựộ thoât hơi nước của câc giống CH từ 548-697 mg nước/dm2/h. đặc ựiểm năy giúp cho câc giống CH có khả năng chịu hạn tốt hơn. Hơn thế nữa câc giống CH có ựường kắnh rễ từ 63-65 cm, tương ựương với giống ựối chứng nhưng ăn sđu hơn. (ựạt ựộ sđu 57,9-61,0 cm).
Trong giai ựoạn 1995-1997, Vũ Tuyắn Hoăng vă cộng sự [15],[16],[17]. đê công bố thắm 3 giống lúa mang những ựặc tắnh tốt: cho năng suất cao, chống chịu hạn khâ, dễ thắch ứng với vùng ựất nghỉo dinh dưỡng bị hạn vă thiếu nước tưới. đó lă câc giống CH5, Ch7 vă CH132. Năm 2002, giống CH5 ựược công nhận lă giống quốc gia với những ưu ựiểm về khả năng chống chịu hạn, sđu bệnh vă cho năng suất
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦ 40
cao ựê ựược gieo trồng rộng rêi ở nhiều vùng khó khăn về nước.
Hiện nay, Viện vẫn ựang ựẩy mạnh nghiắn cứu vă chọn tạo câc giống lúa cạn, lúa chịu hạn mới, trong số ựó có một số dòng triển vọng ựê vă ựang ựược tiến hănh thử nghiệm vă cho kết quả tương ựối khả quan như: CH207, CH208, CH209, CH210 vă CH16...[10],[11].[20].
Công tâc thu thập ựânh giâ vă chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu giống ựịa phương phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tâc nhờ nước trời tại vùng núi Tđy Bắc Việt Nam của trường đại học Nông nghiệp Hă Nội với phương phâp ựiều tra, thu thập, phđn loại giống ựịa phương vă chọn lọc câ thể theo chu kỳ ựể lăm vật liệu di truyền lai tạo giống. Kết quả ựê thu thập ựược 60 mẫu giống ựịa phương vă tiến hănh ựânh giâ chọn lọc ựược một số dòng triển vọng như: G4, G6, G10, G13, G14, G19, G22, G24...[22]
Văo năm 1991, Nguyễn Hữu Nghĩa vă cộng sự ựê tuyển chọn ựược bộ giống lúa H3 từ bộ quan sât lúa cạn của Viện nghiắn cứu lúa quốc tế, lă dòng BR4290-3- 35 ựược chọn từ tổ hợp lai C22/IR9752-136-2. đđy lă một giống chịu hạn ngắn ngăy (63-70 ngăy), gieo ựược ở nhiều vụ, thắch hợp trắn ựất nghỉo dinh dưỡng, hoăn toăn nhờ nước trời, năng suất khoảng 34 tạ/ha. [15],[ 16],[17].
đến năm 1993, từ bộ giống lúa của INGER, Viện khoa học nông nghiệp miền nam ựê chọn ựược câc giống lúa cạn ựịa phương chịu hạn tốt như: LC88-66, LC88-67-1; LC90-14; LC 90-12; LC 90-4; LC90-5... ựđy lă những giống lúa ựang ựược phât triển mạnh ở cao nguyắn, miền ựông nam bộ vă một số tỉnh miền núi vă trung du Bắc Bộ.[7],[32],[30].
Từ năm 2004 ựến 2008, Viện bảo vệ thực vật ựê lần lượt ựưa ra câc giống lúa cạn mới: LC93-1, LC93-2, LC93-4. Câc giống lúa cạn cải tiến năy tỏ ra ưu thế vượt trội hơn câc giống lúa cạn thế hệ trước vă câc giống lúa cạn ựịa phương. Tiắu biểu lă LC 93-1 ựang ựược trồng rộng rêi ở câc tỉnh miền núi phắa Bắc vă câc tỉnh miền