Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu: Kinh nghiệm và phương pháp

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài:

Rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) là côn trùng gây hại lớn nhất đối

với cây lúa ở nước ta cũng như các nước trồng lúa khác. Trong số các côn

trùng gây hại lúa, rầy nâu là một trong những tác nhân gây hại nguy hiểm

nhất làm giảm nghiêm trọng sản lượng lúa trồng ở hầu hết các nước trồng lúa

trên thế giới, nhất là ở các nước nhiệt đới (Bharathi và Chelliah, 1991),

(Ryoichi IKEDA, 2006). Tại Việt Nam, những thiệt hại do loại côn trùng này

gây ra hàng năm làm giảm khoảng 10% sản lượng lúa, đôi khi tới 30% hoặc

hơn nữa. Cho đến nay, biện pháp chủ yếu để ngăn chặn nạn dịch rầy nâu là

sử dụng thuốc diệt côn trùng. Tuy nhiên, việc sử dụng tràn lan các loại thuốc

trừ sâu đã gây ra sự bùng phát của loại côn trùng này như kết quả của sự

thích nghi có chọn lọc (Banerjee, 1996; Ngô Lực Cường và ctv, 1997).

Mặc dù sự phát sinh biotyp mới ở côn trùng có tần suất thấp hơn nhiều

so với sự xuất hiện các chủng nấm hay vi khuẩn gây bệnh, nhưng qua việc

canh tác lúa tăng cường trong vài chục năm gần đây, các biotyp rầy nâu mới

đã hình thành và kèm theo đó là sự thay đổi độc tính của các quần thể rầy

nâu, gây nên đổ vỡ tính kháng ở nhiều giống lúa kháng rầy trước đây. Những

giống lúa này chỉ mang gen kháng đơn lẻ và chỉ kháng được một biotyp nhất

định.

Chính vì vậy, định hướng chọn tạo giống kháng sâu, bệnh trong thời

gian tới là tạo giống kháng bền vững bằng cách quy tụ nhiều gen kháng khác

nhau vào một giống cải tiến. Việc sử dụng giống kháng một mặt làm giảm

thiệt hại năng suất, tiết kiệm chi phí phòng trừ, mặt khác hạn chế được việc

dùng thuốc hoá học gây ô nhiễm và góp phần ổn định môi trường sinh thái.

Do vậy, việc chọn tạo nhanh những giống lúa vừa có năng suất cao, chất

Comment [ ok1 ]:

Comment [ ok2 ]:

Comment [ ok3 ]: Bharathi M. ADN

Chelliah S. (1991), Genetics of rice

resistance to brown planthopper

(Nilapavata lungens Stal) ADN

relative contribution of genes to

resistanve mechanisms. Rice Genetics

II. Proceedings of Second

International Rice Genetics

Symposium 14-18 May 1990. IRRI,

Philipin, pp. 255-261.

Comment [ ok4 ]: Ryoichi IKEDA,

Duncan A. VAUGHAN, 2006, The

distribution of resistance genes to the

brown planthopper in rice

germplasm. Rice. Rgn. Vol 8. 1-3.

Link:

http:www.shigen.nig.ac.jp/rice/rgn/vol

8/v8pl/v9p125.html

Comment [ ok5 ]: Banerjee P.K.

(1996), Insecticide application at early

stage of rice cropping season may

cause brown planthopper resurgence.

Environment ADN Ecology 14, pp.

985-986.

Comment [ ok6 ]: Ngô Cường Lực,

Lương Thị Phương, Phan Thị Bền,

Lương Minh Châu và Cohen M. (1997),

Anhr hưởng của giống và thuốc đối với

biến động quần thể ràynaauvaf năng

suất lúa. Kết quả nghiên cứu khoa học

1977-1997, Viện Lúa ĐBSCL. Nxb.

Nông nghiệp TP Hồ Chí Minh, tr. 110-

116.

Comment [ ok7 ]:

lượng tốt, lại mang nhiều gen kháng là công việc được quan tâm không chỉ ở

Việt Nam mà còn ở nhiều quốc gia khác.

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chỉ thị phân tử, các nhà

chọn giống đã hướng tới “chọn giống nhờ chỉ thị phân tử” (Marker -

Assisted Selection) với ý đồ sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết với các gen

mong muốn trong chọn tạo giống mới.

Bằng con đường chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS), nhiều gen

kháng sâu bệnh và gen quy định chất lượng đã được quy tụ thành công vào

một số dòng lúa.

Đối với gen kháng rầy nâu hại lúa, cho đến nay người ta mới xác định

được không nhiều các chỉ thị phân tử liên kết chặt với một số gen kháng có

thể ứng dụng trong chọn giống phân tử (K. K. Jena và ctv. (2006)) và cũng

có rất ít công trình tiến hành theo hướng ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn

giống lúa kháng rầy nâu.

Vì thế, chúng tôi đặt vấn đề thực hiện đề tài: “Ứng dụng chỉ thị phân

tử trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu”.

2. Mục tiêu nghiên cứu:

Đề tài được đặt ra một số mục tiêu cụ thể là:

- Xác định các chỉ thị phân tử vi vệ tinh (SSR) liên kết chặt với các

gen kháng rầy bphX, bph4 để ứng dụng trong chọn giống kháng rầy nâu.

- Chọn tạo được một vài nguồn vật liệu khởi đầu mang nhiều gen

kháng rầy nâu có năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng kháng rầy nâu.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Việc xác định các chỉ thị phân tử vi vệ tinh liên kết chặt với các gen

kháng rầy nâu ở lúa góp phần thúc đẩy ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn

Comment [ ok8 ]:

K. K. Jena

ặ

J. U.

Jeung ặ J. H. Lee

H. C. Choi ặ D. S. Brar (2005).

High-resolution mapping of a new brown

planthopper (BPH) resistance

gene, Bph18(t), ADN marker-assisted

sele ction for BPH resistance

in rice ( Oryza sativaL.) Theor Appl

Genet (2006) 112: 288–297

tạo giống lúa kháng rầy.

- Ứng dụng các chỉ thị phân tử để chọn lọc nhanh và chính xác nguồn

gen kháng, góp phần làm giảm chi phí trong công tác chọn tạo giống.

- Ứng dụng lý thuyết chọn giống nhờ chỉ thị phân tử trong quy tụ gen

kháng rầy nâu ở lúa giúp khắc phục được những hạn chế của chọn giống

truyền thống, đặc biệt là đối với các gen kháng lặn khi ở trạng thái dị hợp.

- Những thành công bước đầu trong quy tụ gen kháng nhờ sử dụng chỉ

thị phân tử ở lúa sẽ mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn

tạo giống nói chung, không chỉ đối với tính kháng rầy nâu mà còn đối với

nhiều đặc tính nông học quý khác.

- Những dòng lúa quy tụ gen kháng rầy nâu chọn lọc được trong đề tài

này là vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bền

vững với rầy nâu ở Việt nam trong một vài năm tới.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Các dòng lúa trồng mang gen kháng rầy nâu: DG5, GC9.

- Các dòng lúa trồng có nền gen ưu việt đang được trồng phổ biến ở

Việt nam: Q5, KD

- Các chỉ thị vi vệ tinh (SSR) liên kết với các gen kháng rầy nâu.

- Khảo sát đa hình giữa giống cho gen (DG5, GC9) và các giống nhận

gen (Q5, KD) theo các chỉ thị liên kết với 3 gen kháng rầy nâu bph4, Bph6.

- Xác định sự có mặt của các gen kháng rầy nâu ở các dòng lai thu

nhận được và các dòng BC nhờ chỉ thị phân tử SSR.

- Đánh giá một số đặc tính nông sinh học và khả năng kháng với các

biotype rầy nâu phổ biến ở Việt nam của các dòng lai thu được.

- Đề tài được tiến hành tại phòng thí nghiệm, hệ thống nhà lưới, nhà

kính của Viện Di truyền Nông nghiệp và Viện Bảo vệ Thực vật.

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. RẦY NÂU HẠI LÚA

Rầy nâu là một loài côn trùng thuộc bộ cánh đều Homoptera có tên

khoa học là Nilaparvata lungens Stal (1963). Rầy nâu có tính di chuyển

mạnh và phân bố rộng ở nhiều nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Băng-la-

det, Ấn độ, Inđônexia, Thái Lan, Malaixia, Phillipin, Lào, Cămpuchia, Việt

nam…(Tư liệu rầy nâu, 1980). Rầy nâu phá hoại nặng trên cây lúa ở nhiều

nước trồng lúa trong vùng Đông Nam Á (Bharathi và Chelliah, 1991) và dễ

bùng phát thành dịch (Tư liệu về rầy nâu (1980)).

Nạn dịch rầy nâu đã được coi là loại dịch côn trùng quan trọng nhất

trên cây lúa sau sự bùng nổ và lan rộng của dịch rầy năm 1977 ở Malaisia

(Ooi, 1992). Nạn “cháy rầy” ở lúa cũng đã được ghi nhận ở Thái lan vào

năm 1990, gây thất thu hoàn toàn 0.5 triệu ha lúa (Lương Minh Châu, 2005).

Ở Việt nam, những thiệt hại do loại côn trùng này gây ra hàng năm

làm mất khoảng 10% sản lượng lúa, đôi khi tới 30%, thậm chí gây thất thu

hoàn toàn (Nguyễn Công Thuật (1996)).

1.1.1. Tình hình phát sinh phát triển của rầy nâu ở nước ta

Theo nhận xét của cục bảo vệ thực vật (Tư liệu rầy nâu, (1980)), từ

năm 1979 trở về trước, rầy nâu chỉ gây hại cục bộ trên các tỉnh miền Bắc,

Comment [ ok9 ]: Cục Bảo vệ Thực

vật. Tư liệu về rầy nâu, tập 1, (1980).

Viện Bảo vệ Thực vật.

Comment [ ok1 0] : Ooi P.A.C.

(1992), Biology of the brown

planthopper in Malaysia. Jouranal of

Plant Prote ction in the Tropics. 9 (2),

pp. 111-115.

Comment [ ok1 1] :

Comment [ ok1 2] : Nguyễn Công

Thuật, (1996), Phòng trừ tổng hợp sâu

bệnh hại cây trồng nghiên cứu và ứng

dụng, tr: 136-412.

diện tích lúa mùa bị rầy nâu hại thường chỉ vài nghìn ha. Nhưng những năm

gần đây, điều kiện canh tác có nhiều thay đổi, tạo điều kiện cho rầy nâu phá

hại trên diện tích rộng, hàng chục vạn ha. Dịch rầy nâu phát triển từ vụ

chiêm xuân 1981, kéo dài đến cuối năm 1984 ở hầu hết các tỉnh Đồng bằng,

Trung du và Miền núi. Diện tích lúa bị hại mỗi năm trung bình khoảng 400

ngàn ha. Từ đó đến nay, rầy nâu vẫn liên tiếp phá hại ở các vùng thâm canh

lúa. Đặc biệt trong các năm 1986 – 1987 và 1992 – 1993, dịch rầy nâu đã

phát sinh trên diện rộng. Rầy nâu đã gây thiệt hại lớn trong năm 2000, làm

208,220ha bị nhiễm rầy, gây nặng trên 65,953ha và gây cháy rầy ở 14ha ở

các tỉnh miền Bắc. Theo dự đoán của Cục Bảo vệ Thực vật, trong vòng 3

năm gần đây, rầy nâu không hại nặng ở các tỉnh miền Bắc, nhưng có thể xảy

ra sự gia tăng đột ngột của quần thể rầy nâu trong vòng vài năm tới do tình

mẫn cảm cao cuả giống lúa hiện thời đang được canh tác (Cục bảo vệ thực

vật, 2005).

Phía Nam nước ta, rầy nâu phát sinh và gây hại nặng ở Phan Rang và

một số tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ trong năm 1969, sau đó phát triển

rộng ở nhiều tỉnh Nam bộ trong những năm 1971- 1974. Diện tích lúa bị hại

do rầy nâu trong năm 1974 đã lên tới 97.860 ha. Liên tiếp trong những năm

sau đó, rầy nâu phát triển mạnh ở hầu hết các tỉnh phía Nam, từ Quảng Nam

tới Kiên Giang, Bạc Liêu… Riêng trong hai năm 1977 – 1978, rầy nâu phá

haị trên tổng diện tích khoảng 1 triệu ha, thiệt hại ước tính khoảng trên 1

triệu tấn thóc. Nhiều nơi năng suất bị giảm tới 30 – 50%, có nơi bị mất trắng

(Cục bảo vệ thực vật, (1982)). Những năm sau đó, rầy nâu khi tạm lắng, khi

lại bùng phát. Nhiều đợt dịch rầy nâu đã được ghi nhận trong các năm 1990

– 1991 và 1996 – 1997, rộng khắp ở Nam Trung Bộ và Đồng bằng Sông Cửu

Long. Đặc biệt, vụ hè thu năm 1998, diện tích lúa bị hại do rầy nâu ở các

tỉnh phía Nam lên đến 150.000ha, trong đó có 14.000ha bị hại nặng, diện

Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi