Tài liệu Nghiên cứu tạo cây lúa chuyển gen Chitinase kháng bệnh đạo ôn nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens

ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tạo cây lúa chuyển gen Chitinase kháng bệnh đạo ôn nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens

MỞ ĐẦU
1. LƯ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Lúa gạo là cây lương thực chính của người dân Châu Á, cũng như ngô của dân Châu Mỹ, hạt kê của dân Châu Phi hoặc lúa ḿ của dân Châu Âu và Bắc Mỹ. Tuy nhiên có thể nói, trên khắp thế giới, ở đâu cũng có dùng đến lúa gạo hoặc các sản phẩm từ lúa gạo. Khoảng 40% dân số trên thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính và hơn 110 quốc gia sản xuất và tiêu thụ gạo với các mức độ khác nhau. Lượng lúa gạo được sản xuất ra và mức tiêu thụ cao tập trung ở khu vực Châu Á. Năm 1980, chỉ riêng ở Châu Á đă có hơn 1,5 tỉ dân sống nhờ lúa gạo, chiếm trên 2/3 dân số Châu Á. Con số này ước tính đă tăng lên gấp đôi, đối với những người này và người dân nghèo thường dùng lúa gạo là nguồn lương thực chính, và là nguồn thức ăn chủ yếu cho cuộc sống hằng ngày của họ. Khi thu nhập tăng lên mức tiêu thụ gạo có xu hướng giảm xuống, thay thế bằng các loại thức ăn cung cấp nhiều protein và vitamin hơn là năng lượng.
Lúa gạo là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta và trồng lúa là một nghề truyền thống của nhân dân Việt Nam từ rất xa xưa, từ người Việt cổ. Kinh nghiệm sản xuất lúa đă được h́nh thành, tích lũy và phát triển cùng với sự h́nh thành và phát triển của dân tộc ta. Những tiến bộ khoa học kỹ thuật, sản xuất lúa trong nước và quốc tế đă thúc đẩy mạnh mẽ ngành trồng lúa nước ta vươn lên bắt kịp tŕnh độ tiên tiến của thế giới.
Những năm gần đây, Việt Nam đă tham gia vào thị trường lúa gạo quốc tế với sản lượng gạo xuất khẩu hàng năm đứng thứ 2 trong số các nước xuất khẩu gạo nhiều nhất thế giới. ĐBSCL và ĐBSH là hai vựa lúa lớn nhất của cả nước, đă góp phần quan trọng trong thành quả chung đó.
Trong những năm qua Việt Nam đă chọn, tạo nhiều giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt. Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu của Việt Nam nóng ẩm quanh năm, các yếu tố như đất đai, cỏ dại, dịch bệnh và hạn hán diễn biến rất phức tạp. Cây lúa dễ mắc các dịch bệnh do nấm và vi khuẩn gây ra như bệnh đạo ôn, khô vằn, bạc lá . đă làm giảm chất lượng và năng suất của lúa từ 20 – 80%, có nhiều nơi dịch bệnh đă làm cho mùa màng bị mất trắng.
Việc sử dụng các chất độc hóa học trong bảo vệ thực vật đă ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của con người và các sinh vật khác. Nghiêm trọng hơn là dư lượng các chất độc hóa học đó đă tồn tại trong đất, nước, qua chuỗi thức ăn . làm mất cân bằng sinh thái, phá hủy môi trường sống đến mức báo động.
V́ vậy, việc chọn tạo ra giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng chống chịu được sâu bệnh, côn trùng và những điều kiện khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu để đáp ứng nhu cầu lương thực và bảo vệ môi trường đang là nhiệm vụ cấp thiết đối với nhà khoa học
Ngày nay việc tạo ra các giống cây trồng mang gen kháng sâu, bệnh, đang được các nhà khoa học trong nước và quốc tế quan tâm nghiên cứu. Một trong các giải pháp được các nhà khoa học hướng tới là tạo giống mới bằng kĩ thuật chuyển gen, tuy c̣n khá mới mẻ nhưng kĩ thuật chuyển gen đă và đang được ứng dụng để tạo ra những vật liệu khởi đầu có giá trị cho nghiên cứu chọn tạo giống mới trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau.
Tạo cây trồng mang gen kháng sâu, bệnh bằng phương pháp chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens là phương pháp nhanh nhất it tốn kém và đă đạt được kết quả trên nhiều đối tượng cây trồng như thuốc lá, cà chua, hoa cúc, đậu xanh, lúa và nhiều giống cây trồng khác.
“Nghiên cứu tạo cây lúa chuyển gen Chitinase kháng bệnh đạo ôn nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens” là rất cần thiết mang tính ứng dụng cao nhằm tạo ra các giống lúa chuyển gen có năng suất cao, chất lượng tốt và kháng bệnh đạo ôn.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu qui tŕnh nuôi cấy mô thích hợp (môi trường tạo callus, môi trường tạo chồi từ callus, môi trường ra rễ ) từ hạt đối với hai giống lúa DT[SUB]22 [/SUB]và lúa KDĐB (khang dân đột biến).
Ứng dụng qui tŕnh tái sinh để chuyển gen Chitinase kháng bệnh đạo ôn vào hai giống lúa DT[SUB]22 [/SUB]và lúa KDĐB nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Tạo ra giống lúa mang gen kháng bệnh đạo ôn
Sử dụng các kỹ thuật PCR để xác định cây lúa chuyển gen
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Xuất phát từ các mục tiêu nói trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:
Hiệu quả, thời gian và nồng độ thích hợp của hóa chất khử trùng với hai giống lúa.
Bước đầu Xác định môi trường nuôi cấy thích hợp để tạo callus, nhân nhanh callus, tái sinh chồi từ callus và ra rễ.
Bước đầu xác định qui tŕnh chuyển gen Chitinase vào hai giống lúa DT[SUB]22[/SUB] và lúa KDĐB nhờ Agrobacterium tumefaciens.
Sử dụng các kỹ thuật PCR để xác định cây lúa chuyển gen
4. Ư NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ư NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Ư nghĩa khoa học
Đề tài đă xác định được loại hóa chất, thời gian và nồng độ khử trùng thích hợp đối với hai giống lúa nghiên cứu trên.
Bước đầu xác định được các điều kiện và thành phần môi trường thích hợp cho việc tái sinh cây chuyển gen từ hai giống lúa trên. Tạo nguồn nguyên liêu phục vụ cho nghiên cứu chuyển gen.
Áp dụng qui tŕnh tái sinh trong nghiên cứu chuyển gen kháng bệnh đạo ôn vào hai giống lúa DT[SUB]22[/SUB] và lúa KDĐB nhờAgrobacterium tumefaciens.
Ư nghĩa thực tiễn
Xác định được môi trường nuôi cấy mô, tái sinh cây từ callus hạt gạo của hai giống lúa DT22 và KDĐB sau biến nạp phục vụ cho công tác tái sinh cây lúa chuyển gen
Tạo cây lúa chuyển gen kháng nấm đạo ôn làm vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác chọn tạo ra các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh đáp ưng nhu cầu an ninh lương thực trong nước và quốc tế ngày càng cao.
Kết quả nghiên cứu cung cấp thêm thông tin khoa học cho các nghiên cứu chuyển gen kháng sâu bệnh vào một số giống lúa nhờ Agrobacterium tumefaciens.





CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY LÚA
1.1. Nguồn gốc, vị trí và phân loại cây lúa
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khảo cổ học, nguồn gốc của cây lúa là vùng Đông Nam Á và Đông Dương, những nơi mà có nhiều di tích của cây lúa phát triển khoảng 10.000 năm trước Công nguyên. Sau đó nghề trồng lúa được phát triển vào các nước Châu Á như hiện nay [6],[7],[43].
Cây lúa thuộc họ Graminae (ḥa thảo), chi Oryza, loài Oryza sativa L. Chi Oryza có 23 loài trong đó có 2 loài lúa trồng là O. sativa phổ biến ở Châu Á và O. glaberrima phổ biến ở Tây Phi. O. sativa có 2n = 24 nhiễm sắc thể và được chia thành 3 loài phụ là Indica, Japonica và Javanica (hay Japonica nhiệt đới) [6], [35], [43], [44].
Lúa Indica thường trồng ở khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, có thân cao, dễ đổ ngă, nhiều chồi, lá xanh nhạt cong và kháng được nhiều sâu bệnh. Hạt gạo dài và trung b́nh, có nhiều tinh bột. Năng suất kém hơn lúa Japonica.
Lúa Japonica thường được trồng ở những vùng ôn đới hoặc nơi có độ cao trên 1000m (so với mặt nước biển), có thân ngắn, chống đổ, lá xanh đậm, thẳng đứng, ít chồi, hạt gạo thường tṛn, ngắn hoặc trung b́nh, dẻo khi nấu v́ hàm lượng tinh bột ít. Lúa Japonica thường có năng suất cao hơn Indica.
Lúa Japonica nhiệt đới được trồng phổ biến ở Indonesia, mang đặc điểm của 2 loại lúa Japonica và Indica. H́nh thức gần giống như lúa Japonica, có lá rộng với nhiều lông và ít chồi, thân cứng, chắc và ít cảm quang, hạt lúa thường có đuôi.
Lúa Oryra glaberrima được trồng ở tây Châu Phi cách đây 3500 năm. Nguồn gốc của chúng có thể ở lưu vực sôngNiger ở Mali, có thân cao như Indica, gié lúa thẳng, có ít hoặc không có nhánh phụ. Hạt lúa không có lông trên vỏ trấu, gạo đỏ, có thể kháng nhiều sâu bệnh và chịu được hạn, nhưng năng suất kém hơn những loại lúa nói trên [43].
Nghiên cứu bằng isozyme, người ta có thể phân biệt O. sativa làm 6 nhóm rơ ràng hơn: Nhóm I (Indica), II, III, IV, V, và VI (Japonica). Trong đề tài này chúng tôi sử dụng callus của loài O. sativa L. với hai thứ là: O. sativa var.utitissima A. Camus (lúa tẻ) và O. sativa var. glutinosa Tanka (lúa nếp) để tiến hành nghiên cứu [20].
1.2. Đặc điểm sinh học của lúa
Các giống lúa có nhiều đặc điểm khác nhau về chiều cao, thời gian sinh trưởng, khả năng chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu bệnh tuy nhiên, chúng đều có những đặc điểm chung về h́nh thái, giải phẫu và sinh lư hóa sinh [10],[11],[19].
Trước hết về mặt h́nh thái, cơ quan sinh dưỡng của lúa bao gồm các bộ phận như thân, lá, rễ, hoa và hạt, mỗi bộ phận đều có đặc điểm riêng phù hợp với chức năng nhất định:
Rễ: rễ lúa là loại rễ chùm. Nó được chia làm hai loại: loại thứ nhất là rễ mầm mọc từ phôi hạt, có tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng đến lúc cây có 3 lá, loại thứ 2 là rễ đốt mọc ra từ các đốt thân nằm dưới mặt đất, có tác dụng hút chất dinh dưỡng nuôi cây, trao đổi không khí, giữ cho cây lúa đứng vững.
Thân: thân lúa là loại thân thảo. Ở thời ḱ mạ và lúc lúa c̣n non thân lúa do các bẹ lá tạo thành. Sau khi làm đốt, thân lúa do các lóng và đốt tạo thành.
Lá lúa: bao gồm lá mầm và lá thật. Lá mầm mọc ra trong quá tŕnh ngâm ủ và thời gian đầu sau khi gieo mạ. Lá thật là lá mọc trong quá tŕnh sinh trưởng sinh dưỡng của cây lúa và tồn tại trong suốt quá tŕnh sinh trưởng của cây lúa.
Hoa lúa: do có nhiều hoa trên 1 bông lúa quá tŕnh trổ lại không đồng thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Thời gian nở của hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết: nếu thuận lợi, nhiệt độ thích hợp, đủ nắng, trời quang mây, gió nhẹ hoa nở rộ vào 8 – 9 giờ sáng; nếu trời nắng nóng hoa lúa sẽ nở sớm vào lúc 7 – 8 giờ sáng; nếu trời âm u thiếu ánh sáng hoặc gặp rét hoa lúa sẽ nở muộn từ 12 – 14 giờ trưa. Thời gian phơi màu, thụ tinh của hoa lúa từ khi mở vỏ trấu đến lúc khép lại khoảng 50 – 60 phút.
Hạt lúa: mỗi hạt lúa được h́nh thành từ hoa lúa. Các hạt lúa xếp sít và gối lên nhau tạo thành bông lúa. [6],[7].
1.3. Yêu cầu sinh thái
1. Yêu cầu lượng mưa: lúa được yêu cầu nhiều nước hơn các cây trồng khác. Lượng mưa cần thiết cho cây lúa trung b́nh từ 6 – 7 mm/ngày trong mùa mưa, 8 – 9 mm/ngày trong mùa khô. Một tháng cây lúa cần khoảng 200mm nước. Sự thiếu hụt hay thừa nước đều ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa.
2. Yêu cầu ánh sáng: ánh sáng ảnh hưởng đến cây lúa trên 2 mặt. Cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp, số giờ chiếu sáng trong ngày ảnh hưởng đến sự phát triển, ra hoa, kết quả của lúa sớm hay muộn. Cường độ ánh sáng thích hợp cho lúa từ 250 - 400 calo/cm[SUP]2[/SUP]/ngày.
3. Yêu cầu về nhiệt độ: nhiệt độ làm lúa sinh trưởng nhanh hay chậm, phát dục tốt hay xấu. Lúa sinh trưởng b́nh thường ở nhiệt độ 25 - 28[SUP]0[/SUP]C. Nếu nhiệt độ thấp hơn 17[SUP]0[/SUP]C sinh trưởng của cây lúa chậm lại, thấp hơn 13[SUP]0[/SUP]C th́ lúa ngừng sinh trưởng, nếu nhiệt độ thấp kéo dài nhiều ngày lúa có thể chết. Nhiệt độ cao, trong phạm vi từ 28 - 35[SUP]0[/SUP]C th́ lúa sinh trưởng nhanh nhưng chất lượng kém. Nhiệt độ lớn hơn 40[SUP]0[/SUP]C cây lúa sinh trưởng nhanh nhưng t́nh trạng sinh trưởng xấu, nếu kéo theo gió lào, ẩm độ thấp th́ cây chết. Mức độ ảnh hưởng nhiệt độ cao hay thấp, mạnh hay yếu là tùy thuộc vào giống lúa và giai đoạn sinh trưởng, phát triển của lúa. Nhiệt độ thích hợp cho lúa nảy mầm là 28 - 32[SUP]0[/SUP]C, trổ bông, phơi màu yêu cầu nhiệt độ 20 - 38[SUP]0[/SUP]C. Nhiệt độ ảnh hưởng đến ra hoa kết quả sớm hay muộn của lúa. Một số giống lúa mẫn cảm với nhiệt độ, khi tích lũy đủ một số nhiệt nhất định (tổng tích ôn) trong đời sống của ḿnh th́ sẽ ra hoa kết quả. Tổng tích ôn của giống ngắn ngày là 2000 - 2500[SUP]0[/SUP]C, giống dài ngày là 3000 - 3500[SUP]0[/SUP]C.
4. Yêu cầu thổ nhưỡng: đối với lúa nước được gieo cấy ở hầu hết các nhóm và các loại đất, nhưng muốn lúa có năng suất cao th́ đất trồng phải đáp ứng một số yêu cầu sau: thứ nhất là địa h́nh bằng phẳng, thành phần cơ giới từ thịt trung b́nh đến thịt nặng; thứ hai về hàm lượng N,P,K tổng số đạt mức khá; thứ ba là độ pH từ 4,5 - 7,0; thứ tư là độ mặn phải thấp hơn 0,5% tổng số muối tan [7]
1.4. Giá trị dinh dưỡng và ư nghĩa kinh tế của cây lúa
1.4.1. Giá trị dinh dưỡng của cây lúa
Lúa là một loại cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao. Bộ phận được sử dụng chủ yếu của cây lúa là hạt lúa.
Ở hạt lúa hàm lượng tinh bột là 62,4%, đây là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho con người.
Về hàm lượng protein, các giống lúa Việt Nam có hàm lượng protein chủ yếu trong khoảng 7 – 8 %, các giống lúa nếp có hàm lượng protein cao hơn giống lúa tẻ.
Hàm lượng lipit chủ yếu ở lớp vỏ cám, nếu ở gạo xay là 2,02% th́ ở gạo đă xát chỉ c̣n 0,52%.
Hàm lượng vitamin nhóm B như B1, B2, B6, PP lượng vitamin B1 là 0,45 mg/100 hạt (trong đó phôi 47%, vỏ cám 34,5%, hạt gạo 3,8%).
1.4.2. Ư nghĩa kinh tế của cây lúa
Theo số liệu của FAO, 2005: Trên thế giới, cây lúa được 250 triệu nông dân trồng. Cây lúa vừa là lương thực chính của 1,3 tỉ người nghèo trên thế giới, vừa là sinh kế chủ yếu của nông dân và là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người, b́nh quân 180-200 kg gạo/người/năm tại các nước Châu Á, khoảng 10 kg gạo/người/năm tại các nước Châu Mỹ [41], [43], [44]. Việt Nam có tổng dân số trên 80 triệu người và 100% dân số sử dụng gạo làm lương thực chính.
Hạt lúa là bộ phận chính được dùng làm lương thực, tất cả các bộ phận khác của cây lúa đều được con người sử dụng phục vụ cho nhu cầu cần thiết, thậm chí bộ phận rễ lúa c̣n nằm trong đất sau khi thu hoạch cũng được cày bừa vùi lấp để tăng chất mùn cho đất [7]. Do đó cây lúa có vai tṛ quan trọng trong đời sống của con người. Những nghiên cứu của cây lúa không chỉ có ư nghĩa về khoa học mà c̣n có ư nghĩa thực tế rất lớn [45],[48].
II. T̀NH H̀NH SẢN XUẤT LÚA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
2.1. T́nh h́nh sản xuất lúa trên thế giới
Theo thống kê của FAO, năm 2005 cây lúa được trồng ở 114 nước và có mặt trên khấp các châu lục. Trong đó, Châu Phi có 41 nước, Châu Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước, Châu Âu có 11 nước và Châu Đại Dương có 5 nước. Diện tích lúa biến động và đạt khoảng 152000 triệu ha, năng suất lúa b́nh quân xấp xỉ 4,0 tấn/ha. Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất 44790 triệu ha, ngược lại Jamaica là nước có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha. Năng suất lúa cao nhất đạt 9,45 tấn/ha tại Australia và thấp nhất là 0,9 tấn/ha tại Iraq [43], [44].
Giai đoạn 2001- 2005, sản lượng lúa trên thế giới đều tăng, năm 2005 đạt 618441 triệu tấn. Trong đó, sản lượng lúa Châu Á đạt 559349 triệu tấn chiếm 90,45%; tương tự ở Nam Mỹ là 24020 triệu tấn (3,88%); ở Châu Phi là 18851 triệu tấn chiếm (3,04%); ở Bắc Trung Mỹ là 12537 triệu tấn (2,03%); ở Châu Âu và Châu Đại Dương là 3684 triệu tấn (0,6%). Như vậy trong giai đoạn này, Châu Á có sản lượng lúa lớn nhất thế giới.
2.2. T́nh h́nh sản xuất lúa ở Việt Nam
Nghề trồng lúa ở Việt Nam có lịch sử lâu đời nhất so với nghề trồng lúa ở các nước Châu Á. Theo các tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam cây lúa đă có mặt từ 3000-2000 năm trước công nguyên. Tổ tiên chúng ta đă thuần hóa cây lúa dại thành cây lúa trồng và đă phát triển nghề trồng lúa đạt được những tiến bộ như ngày nay [4]
Từ khi thực hiện đổi mới (năm 1986) đến nay, Việt Nam đă có những tiến bộ vượt bậc trong sản xuất lúa; đưa nước ta từ nước thiếu ăn triền miên đă không những đảm bảo đủ lương thực cho nhu cầu trong nước mà c̣n xuất khẩu từ 3 - 4 triệu tấn gạo/năm, đứng hàng thứ 2 trên thế giới về các nước xuất khẩu gạo.
Tính đến ngày 06/10/2008 (theo số liệu của VFA), t́nh h́nh xuất khẩu gạo trong tháng 09/2008 đạt 342170 tấn, trị giá 211,222 triệu USD. Từ ngày 01/01/2008 đến ngày 30/9/2008 th́ xuất khẩu gạo đạt 3554303 tấn, trị giá FOB 2153 tỷ USD [45].
III. BỆNH HẠI LÚA (DISEASES)
Chúng ta có thể chia các bệnh lúa ra làm 5 nhóm tùy theo tác nhân gây bệnh: bệnh do vi khuẩn, bệnh do siêu vi khuẩn, bệnh do tuyến trùng, bệnh do sinh lư và bệnh do nấm như: bệnh đốm nâu, bệnh khô vằn, bệnh thối bẹ, bệnh đạo ôn
3.1. Bệnh đạo ôn (Rice blast):
Bệnh đạo ôn là một trong những bệnh làm thiệt hại nghiêm trọng năng suất ở lúa. Bệnh có ở khắp các vùng trồng lúa trên thế giới. Những thiệt hại do bệnh đạo ôn gây ra đối với lúa đă được thông báo thường xuyên trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Theo báo cáo th́ năng suất có thể giảm tới 80% ở vùng dịch và thiệt hại do bệnh gây ra hàng năm vào khoảng 10 - 25%, (1992) [22].
Bệnh đạo ôn có thể xuât hiện lúc lúa non, đặc biệt gây tác hại mạnh nhất lúc lúa trổ. Do vậy, gây nên bông bạc hoặc hạt thóc bị đen, lep lửng, làm giảm sản lượng và chất lượng của lúa khá nhiều.
Bệnh có thể gây hại rất sớm từ nương mạ nhưng thường bị nặng nhất là giai đoạn làm đ̣ng đến sau trổ một thời gian. Nấm có thể tấn công ở mọi bộ phận của cây lúa nhưng nhiều nhất là ở phiến lá. Bệnh cũng xuất hiện trên các đốt thân làm găy ngang thân lúa hoặc trên cổ bông (bệnh khô cổ bông) làm tắt nghẽn mạch dẫn nhựa nuôi hạt, bông lúa bị găy, hạt bị lép và lững (h́nh1.1)
Tác nhân gây bệnh là một loại nấm kư sinh có tên khoa học là: Pyricularia grisea hay P. Oryzae Cav. (1988) [14] thuộc lớp nấm bất toàn Deuteromycetes, bộ Moniliales, họ Monilaceae. Loại nấm bệnh này xâm nhập và kư sinh ở lá, cổ bông và thân lúa để hút chất dinh dưỡng của cây chủ. Khi xâm nhập vào lúa, sợi nấm h́nh thành một đĩa bám, bám chặt vào bề mặt cây chủ, đồng thời h́nh thành một sợi xuyên đục thủng lớp biểu b́ của tế bào để hút chất dinh dưỡng. Sợi nấm cũng có thể xâm nhập vào bên trong tế bào qua khí khổng. Trên lá, vết bệnh nhỏ màu nâu, sau phát triển thành vết bệnh điển h́nh có dạng h́nh mắt én hoặc h́nh thoi, thuôn nhọn hai đầu, ở trung tâm có màu xám, xung quanh có viềng nâu, ngoài viền nâu thường có một quầng vàng. Nhiều vết bệnh liên kết lại làm cả lá lúa bị cháy khô. Sau đó, sợi nấm mọc ra cuống bào tử, cuống đâm qua các lỗ khí hay các lỗ thoát nước của cây lúa và lộ ra ngoài. Trên cuống có nhiều bào tử h́nh quả lê có một đến hai vách ngang. Sợi nấm, cuống bào tử và bào tử nấm rất bé, qua kính hiển vi mới nh́n thấy được. Khi trời râm mát, ẩm ướt ta thường thấy trên vết bệnh có phủ một lớp mốc màu xám xanh, đó chính là cuống và bào tử của nấm.
Việc lây nhiễm và phá hoại lúa của bệnh đạo ôn theo tŕnh tự như sau: sợi nấm nằm trong thóc giống hay rơm rạ bị bệnh cũ, đến vụ sau lúc gieo cấy gặp thời tiết thích hợp, sợi nấm sinh bào tử, bào tử bay rơi bám vào cây lúa, mọc mầm sinh sợi nấm, kết bám vào cây, tiếp tục sinh bào tử, phát triển và lan truyền ra gây hại cho đến lúc thu hoạch th́ nấm lại nằm trong thóc và rơm rạ (1988) [14].
Tốc độ xâm nhập vào tế bào cây chủ tuỳ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm, nhiệt độ thuận lợi nhất cho sự xâm nhập này là ở 24 - 28[SUP]0[/SUP]C, độ ẩm khoảng 85 - 100% và ít ánh sáng mặt trời. Do vậy, những lúc trời mát, có sương mù hay mưa phùn ruộng thiếu nước và bón nhiều phân đạm, sạ cấy quá dày th́ khả năng phát bệnh tăng lên.
Để pḥng trừ bệnh đạo ôn có hiệu quả, nhiều phương pháp đă được sử dụng như: diệt sạch cỏ dại, rơm rạ có chứa mầm bệnh trước khi canh tác, gieo sạ với mật độ vừa phải, bón phân cân đối N, P và K; đặc biệt là phân kali để tăng cường tính kháng của tế bào cây đối với sự xâm nhập của nấm bệnh. Dùng thuốc hoá học, cấy xen kẽ nhiều giống lúa trên môt vùng, điều khiển thời vụ, gieo trồng các giống kháng. Nhiều nghiên cứu đă cho thấy triển khai gieo trồng giống kháng là một hướng mang lại hiệu quả kinh tế và không gây hại cho môi trường trong công tác pḥng trừ bệnh đạo ôn (bonman và cs, 1988; Trần Duy Quư, 1997 [13] [16]).

H́nh 1.1. Bệnh đạo ôn
Ngoài ra lúa c̣n mắc các bệnh do vi khuẩn như bệnh bạc lá, bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá, bệnh tungro, bệnh bướu rễ .và các bệnh do tuyến trùng gây ra
IV. NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC GIỐNG CÂY TRỒNG
4.1 Cơ sở khoa học của nuôi cấy mô tế bào thực vật
Mỗi tế bào sống tách ra từ một cơ thể, khi ở điều kiện thích hợp đều có khả năng phân chia và phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh, tính chất này gọi là tính toàn năng (totipotence) của tế bào, lần đầu tiên được Habelandt sử dụng. Tính toàn năng là cơ sở của nuôi cấy tế bào in vitro, từ tế bào thực vật riêng rẽ có thể tái sinh thành cơ thể thực vật hoàn chỉnh. [2]