Nghiên cứu khả năng kháng bệnh bạc lá của một số giống lúa địa phương ở miền Bắc Việt Nam

Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM Lê Thị Thu Trang, Đàm Thị Thu Hà, Lã Tuấn Nghĩa Trung tâm Tài nguyên Thực vật TÓM TẮT Nghiên cứu tiến hành đánh giá khả năng kháng bạc lá trong điều kiện nhà lưới của 113 giống lúa địa phương ở miền Bắc Việt Nam. Kết quả đã phát hiện 2 giống có khả năng kháng cao gồm chiêm quáo Nghệ An và Chiêm ngập. Với 20 chỉ thị SSR liên kết với gen kháng bạc lá, các giống lúa nghiên cứu cho thấy mức độ đa dạng di truyền cao với số alen trung bình đạt 6,65 alen/locut. Hệ số đa dạng di truyền (PIC) dao động 0,65 đến 0,88. Ở hệ số tương đồ6 Kỹ thuật PCR: Phản ứng PCR được tiến hành trên máy Veriti 96 well Thermal cycler. Tổng dung dịch phản ứng là 20 µl bao gồm: 2 µl PCR buffer 10x; 1,6 µl dNTP 2,5mM; 1,4 µl primer 25ng/ µl; 0,1 µl green Taq (5U/ µl); 5 µl ADN (5ng/ µl). Điều kiện phản ứng: 95oC trong 5 phút; 35 chu kỳ của 94 o C trong 1 phút, Ta trong 1 phút (Ta là nhiệt độ gắn mồi SSR sử dụng); 72oC trong 1 phút, bảo quản ở 4oC. - Điện di kiểm tra sản phẩm PCR trên gel polyacrylamide 8%. - Các số liệu phân tích SSR và sơ đồ hình cây được thiết lập bằng phần mềm NTSYSpc2.1 (Biostatistics Inc., 2002). - Hệ số đa dạng di truyền (PIC = Polymorphism Information Content ) được tính 929 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM theo công thức Nei (1973): PIC = 1 - ∑ hk2 ( hk: tần số xuất hiện của alen thứ k) * Phương pháp đánh giá năng suất của các giống lúa được tiến hành theo hướng dẫn của IRRI (1996), các chỉ tiêu theo dõi: số bông/khóm, chiều dài bông, số hạt trên bông, tỉ lệ hạt chắc, trọng lượng 1000 hạt, năng suất hạt, chiều dài và chiều rộng hạt; * Phương pháp đánh giá một số đặc điểm hóa sinh liên quan đến chất lượng: - Xác định độ phân hủy kiềm theo phương pháp của Little và cs. (1958). phương pháp của Juliano (1981). - Xác định hương thơm theo phương pháp của IRRI (1996). III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khả năng kháng bệnh bạc lá của một số giống lúa địa phương ở miền Bắc Việt Nam Kết quả đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá khi sử dụng 02 chủng vi khuẩn Is.5 và Is.6 lây nhiễm lên 113 giống lúa địa phương cho thấy khả năng kháng bạc lá của các giống nghiên cứu là khác nhau (bảng 1) - Xác định hàm lượng amylose theo Bảng 1. Tổng hợp kết quả đánh giá khả năng kháng bạc lá của 113 giống lúa Mức độ kháng bạc lá của các giống lúa Mức độ HR R MR S HS Số giống 2 23 18 28 42 Ghi chú: HR:Kháng cao; R: Kháng;MR: Kháng vừa; S: Nhiễm; HS: Nhiễm nặng Sau 10 ngày lây nhiễm, 2 giống Chiêm quáo Nghệ An và Chiêm ngập có biểu hiện kháng cao (chiếm 1,8%); 23 giống có khả năng kháng ở điểm 3 (Chiêm ngoi, Nếp chuối hòa bình, Cút 45, Lúa cứng Nghệ An, chiếm 20,35%, Tép Hải Phòng, Nếp cau, Nếp giùm, Nếp nõn tre, Lúa ngoi, v.v.), 18 giống có khả năng kháng vừa chiếm 15,93% gồm Tẻ chảo, Ngang cổ, Chiêm đá, Dự nghểu Hòa Bình, Hống Hải Dương, v.v., còn lại là các giống nhiễm và nhiễm nặng. 3.2. Đánh giá đa dạng di truyền liên quan đến khả năng kháng bệnh bạc lá của một số giống lúa địa phương ở miền Bắc Việt Nam Kết quả đánh giá đa dạng di truyền 113 giống bằng 20 chỉ thị SSR liên kết với gen kháng bạc lá đã được công bố ở các nghiên cứu trước cho thấy kích thước sản phẩm PCR ở các mẫu giống nghiên cứu tại 20 locut nằm trong khoảng từ 83 - 645 bp. Trên mỗi locut, các alen chênh lệch nhau thấp nhất là khoảng 8bp (RM 14226) và cao nhất là 57bp (RM 27256) (Hình 1). 930 Hình 1. Biến động kích thước của các alen tại 20 locut liên kết với gen kháng bạc lá Tổng số alen phát hiện tại 20 locut là 133 alen, trung bình đạt 6,65 alen/locut (bảng 2). Kết quả này tương đối cao so với các nghiên cứu về sự đa dạng di truyền trước đây. Trong khi đó tần số alen phổ biến dao động từ 15,63% đến 43,48%, và hệ số PIC thu được tại các locut rất cao 0,65 đến 0,88, đạt trung bình 0,82, điều này cho thấy bộ chỉ thị sử dụng trong nghiên cứu có mức đa dạng cao. Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai Bảng 2. Đa hình các locut SSR liên kết với gen kháng bạc lá của các giống nghiên cứu 6 6 6 6 3 5 11 11 5 11 11 Số allen 5 8 7 4 9 6 8 4 5 7 11 Min alen (bp) 230 195 164 83 184 256 200 148 195 204 298 Max alen (bp) 273 243 198 105 211 277 230 157 215 261 350 Tần số alen phổ biến nhất 28,70 20,87 20,00 34,78 19,13 21,74 19,13 31,30 26,09 21,74 22,61 0,79 0,86 0,85 0,73 0,87 0,82 0,86 0,73 0,79 0,84 0,88 RM 2064 11 7 105 126 24,35 0,83 RM 21077 RM10927 RM10926 RM 449 RM 493 RM 10951 RM 138 RM 14226 Tổng Thấp nhất 7 1 1 1 1 1 2 2 6 5 3 8 10 6 9 5 133 3 163 137 130 98 187 624 183 272 187 149 142 122 215 645 239 280 19,13 26,09 43,48 25,22 17,39 27,83 15,65 28,70 0,83 0,79 0,65 0,85 0,87 0,80 0,88 0,79 83 105 15,65 0,65 24,70 0,82 43,48 0,88 TT SRR Locut 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 RM 20589 RM 20590 RM 20591 RM 20582 RM 347 RM 122 RM 144 RM 224 RM 611 RM 27256 RM 27274 12 13 14 15 16 17 18 19 20 NST Trung bình 6,65 Cao nhất 11 624 645 PIC Nghiên cứu tiếp tục tiến hành phân tích UPGMA bằng phần mềm NTSYS 2.1, kết quả được thể hiện qua sơ đồ cây và ma trận hệ số tương đồng di truyền (Hình 2). Tại mức tương đồng 0,745 tách thành 3 nhóm chính. Trong số các giống, giống đối chứng IR24 (chuẩn nhiễm) và IRBB5 (chuẩn kháng) đã phân tách thành 2 nhóm khác biệt: Nhóm II: gồm 57 giống lúa nằm cùng với giống đối chứng chuẩn kháng IRBB5 phân thành 3 nhóm nhỏ có mức tương đồng di truyền 0,76. Hầu hết các giống có biểu hiện kiểu hình kháng nằm tập trung chủ yếu trong phân nhóm này gồm 18 giống như Tép Hải Phòng (1270), Nếp giùm (5116), Chiêm quáo Nghệ An (LĐP073), Chiêm xiêm (LĐP069), v.v.. Nhóm I: gồm giống đối chứng nhiễm IR24 và 34 giống lúa nghiên cứu. Đa số các giống nằm trong phân nhóm này biểu hiện kiểu hình nhiễm đến nhiễm nặng, chỉ có một số giống lại biểu hiện kiểu hình kháng trung bình. Đặc biệt, một số ít giống có biểu hiện kháng bạc lá cũng nằm trong phân nhóm này như các giống Chiêm ngập (4625), Nếp chuối Hòa Bình (LĐP047), Lúa cứng Nghệ An (LĐP053), Chiêm tía chân (2436) ở mức tương đồng di truyền thấp hơn 0,80. Nhóm III: gồm 23 giống lúa còn lại. Trong nhóm này chủ yếu là các giống không có khả năng kháng bạc lá, chỉ có một số giống biểu hiện kiểu hình kháng trung bình, tuy nhiên có 4 giống biểu hiện kiểu hình kháng bạc lá tốt tại điều kiện nhà lưới như: Tép Thái Bình (1267), Nếp cau (5113), Chiêm ngoi (LĐP039), Nếp vằn (1285). 931 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai IR24 27 LDP044 193 LDP004 1216 2421 LDP074 1233 4625 6208 22 396 142 3350 LDP057 1255 2417 48 94 LDP090 LDP050 LDP064 121 LDP047 LDP032 LDP053 LDP108 150 1113 2436 LDP049 2452 2398 IRBB5 LDP059 1270 5116 6184 LDP073 2430 LDP069 1260 1242 LDP097 6187 1133 LDP045 2425 4628 LDP001 LDP005 1182 3368 2412 LDP017 6196 7136 1157 7130 2410 LDP040 LDP101 385 LDP036 LDP105 LDP013 LDP092 6237 32 174 7050 LDP043 1147 LDP008 1192 6185 LDP104 498 LDP067 1264 3382 1167 1178 383 602 6193 6224 1140 LDP006 LDP066 LDP096 579 589 1267 1196 5113 2447 LDP086 LDP038 LDP039 6256 1144 1285 LDP011 605 LDP029 1056 3448 1127 1138 1250 3417 3545 LDP009 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 Coefficient 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 Hình 2. Sơ đồ cây biểu diễn mối quan hệ di truyền liên quan đến khả năng chống chịu bạc lá của các giống lúa nghiên cứu 3.3. Năng suất và chất lượng của một số giống lúa địa phương kháng bệnh bạc lá ở miền Bắc Việt Nam Từ kết quả phân tích đa dạng di truyền và khả năng kháng bạc lá, 14 giống lúa có khả năng từ kháng đến kháng cao nằm cùng phân nhóm với giống đối chứng chuẩn kháng bạc lá IRBB5 được tiến hành đánh giá năng xuất và chất lượng để từ đó chọn ra các giống có đặc điểm tốt làm nguồn vật liệu cho các nghiên cứu tiếp theo hoặc nhân rộng vào sản xuất. Các giống lúa có năng suất cao và chất lượng tốt hiện nay đang là mục tiêu hướng đến của nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước. Kết quả đánh giá năng suất và một số chỉ tiêu hóa sinh liên quan đến chất lượng của 14 giống lúa 932 có khả năng kháng bạc lá trong nghiên cứu này đã cho thấy các giống có năng suất thực thu dao động từ 1,1 tấn/ha đến 3,6 tấn/ha, hàm lượng amylose đều ở mức thấp và trung bình. Giống lúa tẻ Chiêm xiêm (LĐP069) có độ thơm vừa, hàm lượng amylose thấp (18,9%) và năng suất thực thu khá cao (3,6 tấn/ha) rất có triển vọng để đưa vào sản xuất (bảng 4). Bên cạnh đó 2 giống lúa nếp có mùi hương thơm và rất thơm với năng suất hơn 2 tấn/ha lần lượt là Nếp giùm (5116) và Nếp rừng (6237) rất phù hợp với nhu cầu thị hiếu và thói quen sử dụng của người tiêu dùng, đặc biệt là các nước sử dụng lúa gạo là cây lương thực chính như Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, v.v. 932 Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai Bảng 3. Kết quả đánh giá các chỉ tiếu về năng suất và chất lượng của một số giống lúa có khả năng kháng bạc lá trong nghiên cứu Chiều Tỷ lệ Số Số KL Hàm dài hạt NSLT NSTT Độ KH hạt/ bông/ 1.000 lượng bông chắc (tấn/ha) (tấn/ha) thơm bông khóm hạt (g) Amylose (cm) (%) Kém LĐP066 Chiêm râu 23,7 115,0 88,23 7,6 20,27 3,91 1,2 22,45 thơm Thơm LĐP069 Chiêm xiêm 24,9 151,8 82,27 6,9 23,68 5,13 3,6 18,9 vừa Chiêm quáo Kém LĐP073 Nghệ An 29,3 178,5 80,03 7,3 24,23 6,33 2,3 21,5 thơm Hiên đỏ Hải Thơm 498 Phòng 23,1 111,0 92,93 6,3 23,23 3,79 1,4 18,9 vừa Kém 1140 Cút 45 22,8 127,4 74,13 5,8 20,00 2,74 1,1 18,9 thơm Chiêm trắng Kém 1182 vỏ Hải Phòng 23,2 133,4 79,37 6,9 22,67 4,16 1,5 19,83 thơm Kém 1270 Tép Hải Phòng 26,9 133,9 83,97 7,5 23,51 4,98 2,9 21,96 thơm Hơi 2412 Tẻ tép 23,8 147,2 92,67 6,3 24,30 5,19 1,9 22,15 thơm Tên nguồn gen 5116 Nếp giùm 26,0 164,6 93,93 6,6 24,90 6,35 2,3 3,2 6184 Nếp ngoi 21,1 97,2 86,17 5,5 24,30 2,82 3,1 7,95 6193 Nếp vải 18,2 104,4 92,93 6,8 24,53 4,05 1,5 21,8 6196 Nếp nõn tre 24,3 125,2 78,27 6,3 25,57 3,97 1,1 6,52 6224 Lúa ngoi 23,7 174,1 92,57 6,5 29,90 7,87 2,6 17,9 6237 Nếp rừng 24,1 214,4 94,63 5,6 26,50 7,53 2,1 6,72 Thơm Kém thơm Hơi thơm Hơi thơm Kém thơm Rất thơm Nhiệt độ hóa hồ Cao Cao Cao Cao Cao Trung bình Trung bình Cao Trung bình Trung bình Thấp Thấp Thấp Trung bình Ghi chú: KL 1.000 hạt: Khối lượng 1.000 hạt; NSTL: Năng suất lý thuyết; NSTT: Năng suất thực thu IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ bình đến cao trong điều kiện nhà lưới. 4.1. Kết luận 14 giống có khả năng kháng bạc lá trong điều kiện nhà lưới và nằm trong phân nhóm cùng với giống đối chứng chuẩn kháng bạc lá IRBB5 khi đánh giá đa dạng di truyền được tiến hành đánh giá năng suất và chất lượng. Đã phát hiện 3 giống có triển vọng đưa vào sản xuất gồm Chiêm xiêm (LĐP069), Nếp giùm (5116) và Nếp rừng (6237). Kết quả đánh giá khả năng kháng bạc lá của 113 giống lúa địa phương ở miền Bắc Việt Nam trong điều kiện nhà lưới đã phát hiện 2 giống có khả năng kháng cao gồm chiêm quáo Nghệ An và Chiêm ngập, 23 giống có khả năng kháng chiếm 20,35 %. Với 20 chỉ thị SSR liên kết với gen kháng bạc lá, đã thu được trung bình 6,65 alen/locut. Hệ số PIC tại các locut rất cao 0,65 đến 0,88, trung bình đạt 0,82. Tại hệ số tương đồng di truyền 0,745 có 57 giống lúa phân nhóm cùng với giống chuẩn kháng IRBB5, trong đó có 18 giống biểu hiện kiểu hình kháng bạc lá trung 4.2. Đề nghị Tiếp tục tiến hành nghiên cứu khả năng kháng bạc lá của các giống lúa địa phương khác hiện đang được lưu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng quốc gia – Trung tâm Tài nguyên Thực vật. 933