Thạc Sĩ Đánh giá nguồn gen kháng bệnh đạo ôn của một số giống lúa Việt Nam

MỤC LỤC
TÓM TẮT BÁO CÁO . 1
1. Tóm tắt báo cáo 1
2. Tự đánh giá mức độ hoàn thành các sản phẩm đã đăng ký theo thuyết
minh 3
PHẦN BÁO CÁO CHÍNH .4
1. Đặt vấn đề 4
2. Tổng quan tài liệu 10
2.1. Bệnh đạo ôn ở lúa .10
2.1.1. Triệu chứng bệnh đạo ôn .11
2.1.2. Vị trí phân loại của nấm đạo ôn .13
2.1.3. Sự nhiễm và phát triển của nấm đạo ôn trên cây chủ 14
2.1.3.1. Đặc điểm hình thái của nấm đạo ôn 14
2.1.3.2. Chu trình nhiễm và phát triển của nấm đạo ôn .14
2.1.3.3. Sự tương tác giữa nấm gây bệnh và cây chủ 16
2.1.4. Khả năng biến đổi di truyền của nấm đạo ôn 17
2.2. Sự di truyền tính kháng bệnh đạo ôn ở lúa 18
2.2.1. Cơ chế kháng bệnh ở thực vật 18
2.2.2. Tính kháng bệnh đạo ôn ở lúa .20
2.2.2.1. Tính kháng định tính .21
2.2.2.2. Tính kháng định lượng . .22
2.2.2.3. Tính kháng bền .23
2.2.3. Gen kháng đạo ôn 23
2.3. Chỉ thị phân tử và ứng dụng trong xác định gen kháng đạo ôn 26
2.3.1. Chỉ thị phân tử và ứng dụng 26
2.3.1.1. Chỉ thỉ phân tử dựa trên cơ sở lai AND - kỹ thuật RFLP . 26
2.3.1.2. Chỉ thỉ phân tử dựa trên cơ sở nhân bản ADN bằng kỹ thuật PCR. .28
2.3.2. Chỉ thị SSR và ứng dụng trong xác định nguồn gen kháng đạo ôn .31 2.3.2.1. Chỉ thị phân tử SSR . . 31
2.3.2.2. Ứng dụng của chỉ thị SSR trong xác định gen kháng đạo ôn . 32
2.4. Một số kết quả nghiên cứu xác định nguồn gen kháng đạo ôn .34
3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .35
4. Cách tiếp cận 36
5. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu .37
5.1. Vật liệu nghiên cứu 37
5.1.1. Đối tượng nghiên cứu . 37
5.1.2. Địa điểm nghiên cứu .38
5.1.3. Thời gian nghiên cứu . 39
5.2. Nội dung nghiên cứu . 39
5.3. Phương pháp nghiên cứu 39
5.3.1. Lây nhiễm nấm đạo ôn lên các dòng/giống lúa .39
5.3.1.1. Chuẩn bị giống lúa .39
5.3.1.2. Chuẩn bị dung dịch bào tử nấm . .40
5.3.1.3. Lây nhiễm 41
5.3.2. Nhận dạng ADN của các giống lúa 41
5.3.3. Tạo quần thể F6 và qui tụ gen kháng vào giống lúa Jasmine 85 43
5.3.4. Đánh giá tính kháng bệnh 43
5.3.5. Ghi nhận dữ liệu nhận dạng ADN .45
5.3.5. Thí nghiệm fine mapping 46
5.3.7. Phân tích dữ liệu .46
6. Kết quả và thảo luận . 47
6.1. Đánh giá kiểu hình về tính kháng bệnh đạo ôn của các giống bố, mẹ
(Tám thơm, CR203) và các dòng lúa RILs 47 6.2. Điều tra đa hình ADN giữa hai giống lúa bố, mẹ (Tám thơm, CR203) và
nhận dạng ADN của các dòng RILs 48
6. 3. Xác định vị trí QTLs trong hệ gen của giống lúa Tám thơm và các chỉ
thị phân tử liên kết với QTLs đó .49
6.3.1. Xây dựng bản đồ liên kết 49
6.3.2. Xác định QTL 50
6.4. Thực hiện fine mapping, so sánh giữa kiểu gen, kiểu hình và xác định
chỉ thị phân tử liên kết gần nhất với gen mục tiêu 53
6.5. Qui tụ các gen (Pi) kháng đạo ôn vào giống lúa Jasmine 85 56
6.5.1. Xác định gen kháng hiệu quả với đạo ôn .56
6.5.2. Qui tụ gen kháng (Pik-p và Piz-5) vào giống lúa Jasmine 85 .65
7. Kết luận và đề nghị 73
7.1. Kết luận . 73
7.2. Đề nghị 74 DANH LỤC BẢNG
Bảng 1. Triệu chứng bệnh đạo ôn hại lúa 12
Bảng 2. Các yếu tố ảnh hưởng tới mức gây hại của bệnh 15
Bảng 3. Danh sách gen kháng đạo ôn mới được kiểm tra lại (Kinoshita và cs.,
2001) .24
Bảng 4. Phản ứng bệnh của một số giống lúa với các chủng đạo ôn .37
Bảng 5. Các QTL được phát hiện liên quan đến tính kháng đạo ôn lá 51
Bảng 6. Phân ly thực nghiệm về kiểu gen và kiểu hình của 180 cây lúa F2 .55
Bảng 7. Các giống đơn gen mang các gen kháng khác nhau . 58
Bảng 8. Diện tích lá bị bệnh (%) của các giống lúa mang gen ở 5 tỉnh vùng
ĐBSCL trong vụ Đông Xuân 2006-2007 59
Bảng 9. Diện tích lá bị bệnh của các giống lúa trong bộ giống đơn gen trắc
nghiệm trên nương mạ trong vụ ĐX 2006-2007 qua 5 tỉnh vùng Đồng Bằng
sông Cửu Long . 31
Bảng 10. Các thông số phản ảnh sự ổn định tính kháng của bộ giống lúa đơn
gen trong vụ Đông Xuân 2006-2007 63
Bảng 11. Một số đặc tính thân của các giống IRBL7, IRBL31 và Jasmine
85 66
Bảng 12. Một số đặc tính lá của các giống IRBL7, IRBL31 và Jasmine 85 66
Bảng 13. Một số đặc tính bông và hạt của các giống IRBL7, IRBL31 và
Jasmine 85 67
Bảng 14. Một số đặc tính nông học của ba giống IRBL7, IRBL31 và Jasmine
85 67
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Bản đồ liên kết gen, thiết lập dựa trên quần thể Zhong 156/Gumei 2
RIL .33
Hình 2. Sơ đồ mô tả phản ứng PCR .42
Hình 3. Phản ứng bệnh đạo ôn của các giống lúa Tám thơm, CR203 và các
dòng F6 được đánh gia theo thang điểm của IRRI 47
Hình 4. Nhận dạng ADN để xác định sự đa hình giữa hai giống lúa Tám thơm
và CR203 bằng các cặp mồi SSR . . .48
Hình 5. Nhận dạng ADN của những cây lúa bố, mẹ và dòng F6 với mồi RM20
và MRG0761 . .48
Hình 6. Bản đồ liên kết của các chỉ thị phân tử SSR và các QTL kháng đạo ôn
được xác định qua phân tích quần thể F6 của tổ hợp lai giữa giống lúa Tám
thơm và CR203 . 52
Hình 7. Ảnh đánh giá phản ứng bệnh của các cây lúa F2 với nòi nấm P06-
6 53
Hình 8. Ảnh nhận dạng ADN của những cây lúa F2 sử dụng cặp mồi RM20
(A) và MRG0761 (B) .54
Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá tính kháng nhiễm của các giống lúa
đơn gen mang gen kháng đạo ôn
Hình 10. Giống lúa Jasmine 85 và các dòng lúa BC3F1 mang gen kháng Piz-5
và Pik-p 57
Hình 11. Sơ đồ chuyển gen kháng bệnh đạo ôn Pik-p từ IRBL7 vào Jasmine
85 qua phương pháp hồi giao . 70
Hình 12. Sơ đồ chuyển gen kháng bệnh đạo ôn Piz-5 từ IRBL31 vào Jasmine
85 qua phương pháp hồi giao .71 TÓM TẮT BÁO CÁO
1. Tóm tắt báo cáo
Đạo ôn là một loại bệnh hại nghiêm trọng và thường xuyên xảy ra ở lúa
làm ảnh hưởng lớn đến nghề trồng lúa trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Trong công tác phòng trừ bệnh, biện pháp sử dụng nguồn gen kháng để tạo ra
giống lúa mới có khả năng kháng bệnh được xem là có hiệu quả và đang được
đặc biệt quan tâm ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Nhằm góp phần vào công tác phòng chống bệnh đạo ôn hại lúa ở nước
ta; chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu: “Đánh giá nguồn gen kháng bệnh đạo
ôn của một số giống lúa Việt Nam” với mục tiêu tổng quát là: Xác định, đánh
giá tính trạng kháng bệnh đạo ôn của giống lúa Tám thơm và qui tụ
(pyramiding) gen kháng đạo ôn vào giống lúa Jasmine 85 phục vụ cho công
tác bảo tồn và chọn tạo giống lúa và mục tiêu cụ thể là: 1) Thiết lập được bản
đồ phân tử của gen kháng đạo ôn trong hệ gen của giống lúa Tám thơm và chỉ
thị phân tử liên kết với gen; 2) Tạo được các dòng lúa mang gen kháng đạo ôn
thông qua qui tụ gen kháng vào giống lúa Jasmine 85.
Đề tài nghiên cứu đã tiến hành các nội dung và phương pháp sau:
Nộ dung nghiên cứu: 1) Đánh giá kiểu hình về tính kháng bệnh đạo ôn
của các giống bố, mẹ (Tám thơm, CR203) và các dòng lúa RILs; 2) Điều tra
đa hình ADN giữa hai giống lúa bố, mẹ (Tám thơm, CR 203) và nhận dạng
ADN của các dòng RILs; 3) Xác định vị trí QTLs trong hệ gen của giống lúa
Tám thơm và các chỉ thị phân tử liên kết với QTLs đó; 4) Thực hiện fine
mapping, so sánh giữa kiểu gen, kiểu hình và xác định chỉ thị phân tử liên kết
gần nhất với gen mục tiêu; 5) Qui tụ các gen (Pik-p, Piz-5) kháng đạo ôn vào
giống lúa Jasmine 85.
Phương pháp nghiên cứu:1) lai tạo quần thể để lập bản đồ, qui tụ gen
kháng vào giống lúa;2) Đánh giá tính kháng/nhiễm bệnh;3) Nhận dạng
ADN;4) Xử lý thống kê, phân tích số liệu
1 Kết quả nghiên cứu đã đạt được như sau:
- Đã thiết lập được bản đồ di truyền 184 chỉ thị phân tử SSR phân bố
trên 12 nhiễm sắc thể lúa với tổng chiều dài là 1652,9cM và khoảng cách
trung bình giữa các chỉ thị là 9cM; khoảng cách gần nhất và xa nhất giữa 2 chỉ
thị tương ứng là: 0cM và 18,2cM.
- Xác đinh được 4 QTL kháng đạo ôn đã được lập bản đồ gồm:
qBLASTl-3a-TXC; qBLASTl-3b-TXC; qBLASTl-9-TXC; qBLASTl-11-TXC.
Chỉ thị gần nhất ở hai đầu mỗi QTL tương ứng là: RM3223 - RM6358;
RM2334 - RM6329; MRG4657 - RM434 và RM20 - MRG0761.
- Trong số các QTL kháng đạo ôn; QTL qBLASTl-11-TXC có chỉ số
LOD và phần trăm đóng góp tới kiểu hình cao nhất, đây là QTL chính tác
động lên tính kháng đạo ôn ở lúa.
- Thực hiện fine mapping đã xác định được 2 chỉ thị phân tử RM20 và
MRG0761 liên kết với gen (QTL qBLASTl-11-TXC) trên nhiễm sắc thể số 11
với khoảng cách tương ứng là 7cM và 5,5cM.
- Hai gen kháng đạo ôn Pik-p (có trong giống lúa IRBL7) và Piz-5 (có
trong giống lúa IRBL31) đã được xác định có tính kháng hiệu quả cao với các
nòi nấm đạo ôn ở một số tỉnh phía Nam. Hai gen này đã được qui tụ vào giống
lúa Jasmine 85; kết quả đã chọn được 10 dòng lúa BC3F1 (mỗi gen 5 dòng)
qui tụ gen có khả năng kháng tốt với đạo ôn và có một số đặc tính nông học và
hình thái ở giai đoạn 55 ngày sau khi gieo cho thấy chiều cao cây biến động từ
62-78 cm, số dảnh/khómbiến động từ 8-19 dảnh, dòng mang gen kháng Piz-5
có chiều cao cây biến động từ 69-89 cm, số dảnh/khómbiến động từ 4-9 dảnh.
Kết quả bước đầu cho thấy các dòng qui tụ gen cơ bản có kiểu hình nghiêng
về giống Jasmine 85.
Bên cạnh những kết quả nghiên cứu khoa học, đề tài còn công bố kết
quả nghiên cứu trong 05 bài báo và đào tạo được trong 03 Thạc sĩ, 04 sinh
viên tốt nghiệp có công trình nghiên cứu luận văn liên quan đến kết quả của đề
tài.