NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT DI TRUYỀN CỦA TÍNH TRẠNG MÙI THƠM Ở MỘT SỐ GIỐNG LÚA* Lâm Quang Dụ, Đào Thị Thanh Bằng, Nguyễn Hữu Đống, Tô Anh Tuấn, Lê Thị Liễu và cộng sự Viện Di truyền Nông nghiệp ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa là loại cây lương thực quan trọng nhất đối với vấn đề an ninh lương thực ở nước ta. Trong những năm gần đây, Việt nam là một trong số các nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Tuy nhiên, giá gạo xuất khẩu của nước ta trên thị trường thế giới thường thấp hơn so với gạo xuất từ các nước khác như Mĩ, Thái lan, Ấn độ…Một trong những nguyên nhân cơ bản là chất lượng gạo của nước ta chưa tốt. Đặc tính mùi thơm ở lúa được người tiêu dùng đánh giá rất cao. Nó được tạo thành bởi hàng trăm loại chất thơm dễ bay hơi như hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, acides, phenols, pyridine, 2-acetyl-1-prroline (Lorrieux et al, 1996). Ở nước ta, các loại lúa đặc sản như lúa Tám, Nếp cái hoa vàng, Dự hương, Chợ đào có đặc điểm là hạt cơm dẻo, mềm, vị đậm và ngon, giá trị dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ, khi nấu toả mùi thơm. Hơn nữa, nhìn chung, các giống lúa thơm có ưu điểm là tính trạng mùi thơm thường liên kết với tính trạng chất lượng nấu nướng tốt và tỉ lệ xay sát cao (Nagaraju et all, 1979). Bên cạnh những ưu điểm đó, thì những giống lúa đặc sản chất lượng cao nêu trên cũng mang một số nhược điểm như thời gian sinh trưởng dài, mẫn cảm quang chu kì ngày ngắn, năng suất thấp, chống chịu sâu bệnh yếu, rễ rụng hạt và hay bị đổ. Việc chọn tạo những giống lúa mới có mùi thơm khắc phục những nhược điểm nêu và cho năng suất cao, chất lượng tốt, chín sớm, trồng được cả 2 vụ trong năm, cứng cây và chống chịu sâu bệnh là một chiến lược trong nông nghiệp. Để góp phần thực hiện mục tiêu chiến lược này, chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu bản chất di truyền của tính trạng mùi thơm ở một số giống lúa”. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 3 dòng lúa thơm trong nước: DT122, CM6 và DT21 (từ viện Di truyền Nông nghiệp); 2 dòng lúa thơm có nguồn gốc từ nước ngoài: Jasmine 85 (Thai lan) và Dragon Eyeball 100 (Trung quốc); và Các giống lúa không có mùi thơm CR203, Khangdan, AS-996, OM-2665, (trong đó AS- 996, OM-2665 (Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu long). PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để đánh giá mùi thơm ở lúa, người ta có thể áp dụng phương pháp của Sood and Siddiq, 1978. Xác định quy luật di truyền của các gen kiểm soát tính trạng mùi thơm ở lúa nhờ việc phân tích và kiểm định  2 sự phân li của kiểu gen và kiểu hình qua các thế hệ con cháu nhận được từ các phép lai giữa các bố mẹ mang các tính trạng tương phản (thơm và không thơm). Lai tạo các giống lúa địa phương có mùi thơm của nước ta với nhau và với các giống lúa có mùi thơm ngoại nhập, sau đó phân tích sự có mặt của tính trạng mùi thơm ở các con lai ở thế hệ F1 nhằm xác định mối quan hệ alen của các gen kiểm soát tính trạng mùi thơm ở các giống lúa đó. *Cảm ơn sự tài trợ và giúp đỡ của Tổ chức Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA thông qua dự án VIE/5/014 và Hợp đồng Hợp tác Nghiên cứu 12237/Regular Budget Fund KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Đánh giá vật liệu khởi đầu Các mô của các cơ quan sinh dưỡng (thân, lá, rễ) và cơ quan sinh sản (hạt), chúng được lấy mẫu để phân tích mùi thơm và xác định sự phân bố của các hợp chất thơm ở các cơ quan khác nhau của cây (bảng 1). Bảng 1: Sự phân bố các hợp chất mùi thơm ở các cơ quan khác nhau của cây Số liệu được ghi ở bảng trên cho thấy rằng mùi thơm không được phát hiện thấy ở bất kì bộ phận nào của cây gồm thân, lá, hạt và rễ đối với các giống lúa AS-996, OM-2665, KD và CR203. Đối với các giống DT122, CM6, D21, Jasmine 85 và Dragon Eyeball 100 thì mùi thơm chỉ được phát hiện thấy ở các bộ phận thân, lá và hạt trừ rễ. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy rằng các giống lúa DT21, DT122, CM6, Jasmine 85 và Eyeball 100 biểu hiện mùi thơm ở các mức độ khác nhau. Trong đó, các giống CM6, Dragon Eyeball 100 và Jasmine 85 thể hiện mức độ thơm đậm hơn cả so với các giống lúa DT21 và DT122 (bảng 2). Bảng 2: Đánh giá mức độ thơm ở các giống lúa* Phân tích bản chất di truyền của tính trạng mùi ở các giống lúa: Để xác định đặc tính di truyền của tính trạng kiểm soát mùi thơm ở các giống lúa, chúng tôi đã tiến hành lai tạo và phân tích sự biểu hiện mùi thơm ở các con lai qua các thế hệ khác nhau. Kết quả đánh giá được chỉ ra ở bảng 3. Bảng 3: Đánh giá mùi thơm của các con lai F1 Số liệu ở bảng trên cho thấy rằng toàn bộ các con lai F1 đều biểu hiện không thơm. Như vậy, ở các giống lúa DT122, CM6, DT21, Dragon Eyeball 100 và Jasmine 85, tính trạng mùi thơm được kiểm soát bởi gen lặn. Chúng tôi tiếp tục cho các cây F1 tự thụ phấn để tạo quần thể F2. Kết quả kiểm định sự phân li kiểu hình về tính trạng thơm và không thơm ở quần thể cây F2 theo phương pháp Khi bình phương từ quan sát kết hợp với phân li lí thuyết theo trường hợp 1 cặp gen lặn hoặc 2 cặp gen lặn cho kết quả sau đây (bảng 4). Bảng 4: Kết quả kiểm định  2 về tính phù hơp đối với giả thiết tính trạng mùi thơm được kiểm soát bởi 1 hoặc 2 gen lặn ở quần thể F2 Chúng tôi giả thiết tính trạng mùi thơm của các giống lúa nghiên cứu được kiểm soát bởi 1 cặp gen lặn kí hiệu là aa hoặc bởi 2 cặp gen lặn kí hiệu là a1a1 và a2a2. Kết quả cho thấy rằng mùi thơm của D122 và DT21 là do 1 cặp gen lặn kiểm soát. Trong khi mùi thơm của CM6 và Dragon Eyeball 100 là do 2 cặp gen lặn kiểm soát, chúng di truyền theo quy luật Mendel. Kết hợp với việc đánh gía mức độ thơm khác nhau của các giống lúa như ở bảng 2, có thể cho rằng có mối liên quan giữa mức độ thơm với số lượng gen kiểm soát mùi thơm của chúng thông qua sự tương quan thuận giữa số lượng gen kiểm soát mùi thơm với mức độ thơm. Ở CM6 và Dragon Eyeball 100, mùi thơm được kiểm soát bởi 2 cặp gen lặn dẫn đến mùi thơm của chúng đậm hơn, trong khi mùi thơm ở DT122 và DT21 do 1 cặp gen lặn kiểm soát dẫn đến mùi thơm của chúng nhẹ hơn. Như vậy, các gen kiểm soát mùi thơm ở các giống lúa nói trên hoạt động theo kiểu cộng tính. Mối quan hệ alen của các gen kiểm soát mùi thơm ở một số giống lúa thơm Để xác định mối quan hệ alen của các gen kiểm soát mùi thơm ở các giống lúa thơm, chúng tôi đã tiến hành lai giữa các giống lúa có mùi thơm với nhau. Các con lai F1 được phân tích và đánh giá về sự biểu hiện mùi thơm của chúng. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng một trong 2 gen lặn kiểm soát mùi thơm ở CM6 và Dragon Eyeball 100 là alen với gen lặn kiểm soát mùi thơm ở DT122 và DT21(bảng 5). Bảng 5: Quan hệ alen của những gen kiểm soát mùi thơm ở một số giống lúa thơm KẾT LUẬN - Tính trạng mùi thơm ở D122 và DT21 được kiểm soát bởi 1 cặp gen lặn. Trong khi, mùi thơm của CM6 và Dragon Eyeball 100 được kiểm soát bởi 2 cặp gen lặn. Các gen này nằm trong nhân tế bào, di truyền độc lập theo quy luật Mendel. - Dường như các gen lặn kiểm soát mùi thơm ở CM6 và Dragon Eyeball 100 hoạt động theo kiểu cộng tính. [...]... các giống lúa thơm DT122, CM6, DT21, Jasmine 85 và Dragon Eyeball 100 đều có 1 gen thơm chung kiểm soát mùi thơm ĐỀ NGHỊ - Tuyển chọn giống lúa mới có mùi thơm bằng phương pháp lai tạo kết hợp với chọn lọc dựa vào các phương pháp và kết quả nêu trên - Xác định các marker phân tử liên kết chặt với các gen kiểm soát tính trạng mùi thơm ở các giống lúa trên nhằm sàng lọc và thiết kế vector mang gen thơm. .. IAEA, and Dr Brigitte Courtois from CIRAD-Biotrop, France TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Lê Đình Lương: Di truyền học, Nhà XB KHKT, 1991 2 Trần Duy Quý: Các phương pháp mới trong chọn tạo giống cây trồng Nhà XB Nông nghiệp, Hà nội 1997 3 Lúa gạo Việt nam trước thiên niên kỉ mới hướng xuất khẩu Nguyễn Trung Văn, Nhà xuất bản chính trị Quốc gia, 2001 4 Identification and fine mapping of SSR marker linked to fgrgene... market was lower than that of Thailand, India, and the United states of America due to not good quality of our rice Aroma of rice is highly appreciated by consumes Some our typical rice varieties as Támthơm, Nếp cái hoa vàng, Dự hương, Chợ đào, etc express very good quality, soft, aromatic, and high nutrition value However, typical rice varieties express also disadvantages as long growth duration, photoperiod... grain yield, weak stem, and susceptible to pests and diseases Our research result showed that aroma was not found in stem, leaf, and grain of AS-996, OM2665, KD, and CR203 In DT122, CM6, D21, Jasmine 85, and Dragon Eyeball 100, aroma was found in stem, leaf, and grain not root Level of aroma in DT21, DT122, CM6, Jasmine 85, and Eyeball 100 express different In which, level of aroma in CM6, Dragon Eyeball... nêu trên - Xác định các marker phân tử liên kết chặt với các gen kiểm soát tính trạng mùi thơm ở các giống lúa trên nhằm sàng lọc và thiết kế vector mang gen thơm cho mục đích chuyển chúng vào các nền di truyền khác nhau bằng các kĩ thuật sinh học phân tử Summary RESEARCH ON INHERITANCE OF AROMA IN SOME RICE VARIETIES Lam Quang Du, Dao Thi Thanh Bang, Nguyen Huu Dong, Nghien Thi Nhan, To Anh Tuan, Le... No.5 1151-1157, 1994 8 Aroma in rice: genetic analysis of a quantitative trait M.Lorieux, M Petrov, N.Huang, Guiderdoni, A.Ghesquoere Theory Appl Genetic, 19961996 93: 11451151 Người thẩm định nội dung khoa học: TSKH Đinh Văn Luyện ... Meanwhile, aroma in CM6 and Dragon Eyeball 100 is controlled by two pair of recessive genes, which are suitable to Mendelian law Perhaps, activity of genes controlled aroma in CM6 and Dragon Eyeball 100 by additional efect Research on allelic relationship pointed out that one common gene controlled aroma in DT122, CM6, DT21, Jasmine 85, and Dragon Eyeball 100 In this research, we acknowledge the financial . giá mức độ thơm ở các giống lúa* Phân tích bản chất di truyền của tính trạng mùi ở các giống lúa: Để xác định đặc tính di truyền của tính trạng kiểm soát mùi thơm ở các giống lúa, chúng. tài nghiên cứu “Nghiên cứu bản chất di truyền của tính trạng mùi thơm ở một số giống lúa”. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 3 dòng lúa thơm trong nước: DT122, CM6 và DT21 (từ viện Di truyền Nông. của các hợp chất thơm ở các cơ quan khác nhau của cây (bảng 1). Bảng 1: Sự phân bố các hợp chất mùi thơm ở các cơ quan khác nhau của cây Số liệu được ghi ở bảng trên cho thấy rằng mùi