Đang tải... (xem toàn văn)
A. MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Cây lúa (Oryza Sativa L) là một trong những cây trồng cung cấp nguồn lương thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chín
Báo cáo thực tập giáo trìnhA. MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đềCây lúa (Oryza Sativa L) là một trong những cây trồng cung cấp nguồn lương thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng đến đời sống của ít nhất 65% dân số thế giới.Ở Việt Nam, việc áp dụng thành tựu về lúa lai đã có kết quả to lớn. Năng suất lúa lai so với lúa thường tăng từ 20% trở lên và diện tích lúa lai ngày càng tăng. Trước đây 10 năm, Việt Nam đã xuất khẩu được một lượng lúa gạo lớn đứng thứ hai trên thế giới (FAO, 2006). Sản xuất lúa lai hiện nay ở Việt Nam đã có nhiều công nghệ và giống mới được tạo ra.Chọn tạo giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá”. Bệnh bạc lá lúa( Xanthomonas oryzae) là một loại bệnh hiện rất đang phổ biến và gây tác hại nghiêm trọng hầu hết ở các nước, trung bình giảm 6-60% năng suất, tăng tỷ lệ hạt lép. Ở nước ta bệnh cũng đã gây hại nghiêm trọng và đặc biệt trên các giống lúa lai. Vì thế một trong những định hướng về phát triển lúa lai ở nước ta là chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá. Chính vì thế chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Chọn tạo giống lúa kháng bạc lá trong hệ thống lúa lai hai dòng”1.2. Mục đích- Nghiên cứu bệnh bạc lá giúp chúng ta hiểu rõ hơn tác hại của bệnh bạc lá với cây lúa. - Nghiên cứu các gen kháng bệnh bạc lá lúa nhằm mục đích chuyển gen kháng bệnh vào các giống lúa bằng phương pháp truyền thống hoặc có sự hỗ trợ của công nghệ sinh học.- Chuyên gen vào các dòng bố, mẹ làm vật liệu cho công tác chọn tạo giống lúa trong hệ thống lúa lai hai dòng.B. NỘI DUNG1 Báo cáo thực tập giáo trìnhI.CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BỆNH BẠC LÁ LÚA (Xanthomonas oryzae. Pv.oryzae)I.1. Giới thiệu về bệnh bạc lá lúaBệnh bạc lá lúa (Bacterial leaf blight of rice) được phát hiện đầu tiên ở Fukuoka, Nhật Bản vào khoảng năm 1884 – 1885. Sau đó đã có báo cáo xuất hiện bệnh ở nhiều nước khác nhau, đặc biệt ở Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Philippin), Bắc Châu Úc, Mỹ Latin; Trung Mỹ và Caribê (1975); Pakistan (1976); …. Hiện nay, bệnh đã gây hại phổ biến ở hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới .Ở nước ta, bệnh này đã gây hại từ lâu trên các giống lúa mùa cũ, nhưng đặc biệt từ năm 1965 – 1966 tới nay có năm bệnh phá hại một cách nghiêm trọng ở các vùng đồng bằng trên các giống lúa mới nhập nội có năng suất cao ở vụ xuân và nhất là trong vụ mùa . Theo số liệu thống kê của cục Bảo vệ thực vật, từ năm 1999-2003 diện tích lúa bị hại do bệnh bạc lá gây ra trong cả nước là 108.691,4 ha (miền Bắc là 86.429,2 ha; miền Nam là 22.262,2 ha), trong đó diện tích bị hại nặng nhất là 156,76 ha và diện tích mất trắng là 80 ha .I.2. Triệu chứng của bệnh bạc lá lúaNăm 1960, Goto đã chỉ ra rằng: vi khuẩn Xanthomonas oryzae. Pv.oryzae gây ra 3 triệu chứng điển hình của bệnh bạc lá lúa ở nhiệt đới: bạc lá, héo xanh ( Kresek hay Wilt) và vàng nhợt. Những nghiên cứu trong nhà lưới chứng tỏ: hiện tượng héo và bạc lá khác nhau một cách rõ ràng và độc lập. Héo và bạc lá những triệu chứng do ảnh hưởng ban đầu của sự nhiễm bệnh, triệu chứng vàng nhợt là ảnh hưởng sau .Theo Lê Lương Tề thì ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa phát sinh phá hại suốt từ thời kỳ mạ đến chín nhưng có triệu chứng điển hình là ở thời kỳ lúa cây trên ruộng từ sau đẻ - trỗ, chín sữa.2 Báo cáo thực tập giáo trìnhTrên mạ, triệu chứng thể hiện không đặc trưng như ở trên lúa, do đó cũng dễ nhầm lẫn với các triệu chứng khác. Chủ yếu vi khuẩn hại mạ gây ra triệu chứng ở mút lá hoặc mép lá mạ những vết dài ngắn khác nhau màu xanh vàng rồi nâu bạc, lá dễ bị khô .Trên lá lúa, triệu chứng bệnh thể hiện rõ hơn, tuy có thể biến đổi ít nhiều tuỳ theo giống lúa và điều kiện bên ngoài nhưng nói chung vết bệnh có những đặc điểm điển hình sau đây:- Vết bệnh ở mép lá, mút lá lan dần vào phiến lá hoặc lan thẳng xuống gân chính, ở một số trường hợp vết bệnh có khi bắt đầu ở ngay giữa phiến lá.- Vết bệnh lan rộng theo đường gợn sóng hoặc thẳng, mô bệnh xanh tái, vàng lục, cuối cùng cháy khô có màu nâu xám.- Thông thường ranh giới giữa mô bênh với mô khỏe trên phiến lá rất rõ rệt., có giớ hạn theo đường gợn sóng vàng hoặc không vàng, có khi chỉ một đường viền màu nâu sẫm, đứt quãng hay không đứt quãng. Có thể căn cứ vào những đặc điểm triệu chứng trên để phát hiện bệnh. Tuy nhiên nhiều khi vết bệnh quá cũ hoặc biến đổi quá nhiều theo giống và điều hiện bên ngoài, nhất là ở mạ do vậy có thể nhầm lẫn với những hiện tượng khô đầu lá sinh lý .I.3. Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúaI.3.1 Nguồn gốc của bệnh bạc lá lúa3 Báo cáo thực tập giáo trìnhKhi mới xuất hiện ở Nhật Bản, người ta cho rằng bệnh có nguồn gốc sinh lý, do đất chua gây nên. Đến khi Takaishi (1908) và Boukara (1911) đã tìm thấy vi khuẩn trong giọt dịch và lây bệnh lại được cho cây thì nguyên nhân gây bệnh đã được giải đáp .Vi khuẩn gây bệnh bạc lá đã được nhiều tác giả nghiên cứu và đã từng được đặt nhiều cái tên khác nhau:Pseudomonas oryzae Uyeda et Ishiyama hoặc Phytomanas oryzae Magrou Xanthomonas campeitris p.v. oryzae Xanthomonas kresek Schure Xanthomonas oryzae (Ishiyama) DowsonHiện nay vi khuẩn này được biết đến với cái tên Xanthomonas oryzae. Pv.oryzae (Ishiyama).I.3.2. Nguyên nhân gây bệnhI.3.2.1. Đ ặc điểm vi khuẩn bạc láVi khuẩn hình gậy hai đầu hơi tròn, có một lông roi ở một đầu, kích thước 1-2 x 0,5-0,9 µm, sống trên môi trường có khuẩn lạc hình tròn, màu vàng sáp, rìa nhẵn, vi khuẩn nhuộm gram âm, không có khả năng khử NO3, không có dịch hoá gelatin, không tạo ra NH3, indol, có khả năng tạo H2S.Nhiệt độ thích hợp nhất cho vi khuẩn sinh trưởng 26 – 30oC, nhiệt độ tối thiểu 0 – 5oC, tối đa 40oC. Nhiệt độ gây chết là 53oC trong 10 phút, có thể sống trong phạm vi pH 5,7 – 8,5, thích hợp nhất ở pH 6,8 – 7,2.Vi khuẩn xâm nhiễm qua thuỷ khổng, lỗ khí ở trên mút lá và đặc biệt qua vết thương xây xát trên lá. Khi đã tiếp xúc với bề mặt có màng nước ướt, vi khuẩn dễ 4 Báo cáo thực tập giáo trìnhdàng di động tiến vào bên trong các lỗ khí, qua vết thương mà sinh sản nhân lên về số lượng qua các bó mạch dẫn lan rộng đi. Trong điều kiện mưa ẩm thuận lợi cho việc phát triển của vi khuẩn, trên mặt lá bệnh tiết ra những giọt keo vi khuẩn thông qua sự va chạm giữa các lá lúa nhờ mưa gió mà truyền lan tới các lá, các cây khác để tiến hành lây nhiễm lặp lại trong nhiều đợt sinh trưởng. Cho nên tuy là một loại bệnh có cự ly truyền nhiễm lây lan hẹp, song nó còn tùy thuộc vào mưa gió, giông bão xảy ra trong vụ mùa mà bệnh có thể truyền lan với phạn vi không gian khá rộng, giọt keo vi khuẩn với số lượng nhiều, đó chính là một nguyên nhân quan trọng làm bệnh sau những đợt mưa gió vào cuối vụ lúa xuân và trong suốt vụ mùa ở nước ta.I.3.2.2 Nguyên nhân gây bệnhVề nguồn bệnh bạc lá, các tác giả Nhật Bản cho rằng nguồn bệnh tồn tại chủ yếu trên một số cỏ dại họ Hoà thảo, nói cách khác một số cỏ dại là ký chủ phụ của vi khuẩn X. oryzae.Ở nước ta phát hiện thấy vi khuẩn hại trên lúa và trên các ký chủ cỏ dại, tàn dư rơm rạ của cây bệnh, lúa chét, cỏ môi, cỏ lồng vực, cỏ gừng bò,…(Lê Lương Tề, 1980) .Mỗi vùng khác nhau thì cũng có sự khác nhau về thành phần và số lượng chủng X.oryzae: Nhật Bản đã xác định được 5 chủng, Philippine đã xác định được 6 chủng, Indonesia đã xác định được 9 chủng, miền Bắc Việt Nam đã xác định được 4 chủng với nhiều Isolates .Về nguyên nhân gây bệnh có thể kể đến một sô nguyên nhân chính sau: - Một số giống mẫn cảm với bệnh bạc lá như một số giống tạp giao và một số giống chất lượng.5 Báo cáo thực tập giáo trình- Do thời tiết nóng ẩm, mưa to gió lớn xảy ra trong thời kỳ lúa cần quang hợp cao.- Do biện pháp canh tác làm đất, cây lúa nhiễm bệnh vàng lá sau lập thu, bón thêm phân cấp cứu vàng lá, cây lúa ra lớp rễ mới phát triển lá non nên gặp mưa dông dễ nhiễm bệnh bạc lá.- Bệnh thường mẫn cảm với lượng đạm dư trong lá, những ruộng bón đạm nhiều, bón muộn, bón lai rai, bón không cân đối giữ đạm, lân và kaly, những ruộng trũng hẩu dồn đạm cuối vụ, do biện pháp thâm canh gieo cấy, chăm bón không đúng kỹ thuật.I.3.3. Tác hại của bệnh bạc lá:- Giảm diện tích quang hợp của lá- Giảm khối lượng 1000 hạt- Tăng tỷ lệ hạt lép- Giảm 20- 50% năng suấtI.3.4. Con đường xâm nhập6 Báo cáo thực tập giáo trình.7 Báo cáo thực tập giáo trìnhI.4. Cơ sở khoa học của chọn giống kháng bệnh bạc lá lúaTheo Viện bảo vệ thực vật thì cải tiến chế độ canh tác như: sử dụng phân bón hợp lý, đảm bảo thời vụ gieo cấy, chế độ nước tưới hợp lý và sử dụng giống chống chịu được coi là những biện pháp có hiệu lực phòng chống bệnh này. Trong đó việc sử dụng giống chống chịu được coi là biện pháp hàng đầu và có hiệu quả nhất để phòng trừ bệnh bạc lá lúa.Bạc lá lúa xuất hiện ở tất cả các vùng trồng lúa trên thế giới. Tuy nhiên hình thức sinh sản đơn giản nhưng vi khuẩn bạc lá vẫn luôn chịu ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh dẫn đến cấu trúc di truyền thay đổi, từ đó tạo ra rất nhiều bệnh cùng tồn tại trên đồng ruộng. Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi cấu trúc di truyền của vi khuẩn là:- Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật không hợp lý, người nông dân vì thiếu hiểu biết đã sử dụng một loại thuốc với liều lượng lớn và liên tục trên một ruộng sản xuất, làm cho vi khuẩn lúc đầu có thể bị tiêu diệt nhưng sau đó chúng trở nên nhờn thuốc và hình thành nòi mới kháng lại loại thuốc trên.- Công tác nhập nội giống cây trồng thực hiện hậu kiểm dịch không chặt chẽ làm cho vi khuẩn tồn tại trên hạt giống di chuyển từ vùng này sang vùng khác, tạo ra sự đa dạng nòi và gây ra những khó khăn khôn lường.- Hình thức canh tác đa dạng trồng nhiều giống lúa khác nhau (bao gồm cả lúa thường và lúa lai) trên một vùng rộng lớn trồng lúa đã tạo ra môi trường ký chủ phong phú, là điều kiện hình thành nên nhiều nòi vi khuẩn.Ngoài ra, điều kiện thời tiết thay đổi với những diễn biến phức tạp cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng này.Do vậy, việc chọn giống chống bệnh bạc lá là rất khó.Những năm 80 của thế kỷ XX, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế đã xác định bản chất di truyền tính chống bệnh là do gen quy định. Điều này được khẳng định chắc 8 Báo cáo thực tập giáo trìnhchắn nhờ vào những nghiên cứu của các nhà khoa học cùng những kỹ thuật hiện đại.Tính kháng của cây trồng là khả năng của cây làm giảm sự sinh trưởng và phát triển của ký sinh sau khi có sự tiếp xúc của ký sinh với ký chủ được khởi phát. Trong tính kháng của cây trồng có tính kháng dọc (kháng chuyên nòi) do đơn gen kiểm soát và tính kháng ngang (kháng nhiều nòi) do một hoặc đa gen quyết định. Giải thích cơ chế kháng, Flor (1956) đã đưa ra thuyết “gen đối gen”: mỗi một gen quy định tính kháng của ký chủ thì có một gen đặc thù quy định tính gây bệnh của ký sinh, trước hay sau thì nó cũng thắng gen của ký chủ và cây trồng tiếp tục tiến hoá. Khi nghiên cứu bệnh bạc lá người ta nhận thấy hiện tượng ban đầu giống biểu hiện tính kháng rất tốt ở một vùng trồng nhưng sau đó một vài năm thì giống này lại trở nên nhiễm bệnh - người ta gọi đây là sự phá vỡ tính kháng (breakdown of resistance) của một giống mà nguyên nhân là sự xuất hiện của chủng vi khuẩn mới có độc tính cao hơn. Để kiểm soát sự phá vỡ tính kháng, một vài chiến lược chọn tạo giống đã được đề xuất ví dụ sự đề xuất của Ezuka và Sakaguchi (1978) như sau:- Sử dụng giống chứa gen có tính kháng ngang.- Tổ hợp tính kháng ngang từ tính kháng dọc bằng cách: Sử dụng giống nhiều dòng (multiline) bao gồm một hỗn hợp các dòng đẳng gen, mỗi dòng có một gen kháng dọc khác nhau nhưng đồng nhất về thời gian sinh trưởng, hình thái và các thuộc tính khác; sử dụng luân chuyển các giống có các gen kháng dọc khác nhau. Sự luân chuyển có thể diễn ra theo không gian hay theo thời gian; tập hợp một lượng đủ lớn các gen kháng dọc trong một giống đơn . Thực hiện chiến lược này, nhà chọn giống cần có thông tin chính xác về nguồn bệnh cũng như thông tin về sự di truyền tính kháng của vật liệu tạo giống.9 Báo cáo thực tập giáo trìnhI.5. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá I.5.1. Nghiên cứu về gen kháng bệnh bạc láCho đến tháng 6/2005 các nhà khoa học đã tìm ra 30 gen kháng bệnh bạc lá. Các gen kháng được ký hiệu Xa1, Xa2, … Tính kháng bệnh có thể được quy định bởi một gen đơn trội: Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, .; một gen đơn lặn xa5, xa8, xa13, xa26, xa28, …; hoặc do hai gen kết hợp với nhau như Xa1/Xa4, Xa4/Xa7, .Hiện nay trong nghiên cứu đã sử dụng tới 10 dòng đẳng gen (dòng chỉ thị) là: IRBB1, IRBB2, IRBB3, IRBB4, IRBB5, IRBB7, IRBB10, IRBB11, IRBB14, IRBB21 chứa lần lượt các gen đơn chống bệnh Xa1, Xa2, Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa1, Xa11, Xa14, Xa21 [12].Các gen kháng nằm trên các nhiễm sắc thể (NST) khác nhau: gen Xa1, Xa2, Xa12 nằm trên NST số 4, gen lặn xa5 nằm trên NST số 5, gen Xa7 nằm trên NST số 6, gen Xa15 nằm trên NST số 8, gen Xa9 nằm trên NST số 10 và các gen Xa10, Xa21,Xa23, Xa3, Xa4 nằm trên NST số 11R-geneDonor Chrom R-gene DonorChromXa1 Kogyoku 4 Xa16 Te-tep -Xa2 Tetep 4 Xa17 Asominori -Xa3Wase Aikoku11 Xa18 IR24, Toynishiki -Xa4 TKM6 11 xa19 XM5 -Xa5 DZ192 5 xa20 XM6 -Xa7 DV85 6 Xa21 O. longistaminata 11Xa8 PI231129 7 Xa22(t) Zhachanglong -Xa10 CAS 209 11 Xa23 Oryza rufipogon -Xa11 IR8 - xa24(t) DV86 -Xa12 Kogyoku 4 xa25 Nep Bha Bong To -Xa13 BJ1 8 Xa26 Arai Raj -Xa14 TN1 - xa27 Lota Sail -Xa15 XM41 - Xa? Oryza minuta -10 [...]... tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá tại Việt Nam I.7.1 Những thành tựu trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc tại Việt Nam - Chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá ở Miền Bắc của Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội dùng phương pháp thu thập mẫu bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học phân lập, nuôi cấy và phân biệt gen kháng bệnh bằng PCR đã xác định 16 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác... giống khác ra đời vừa có năng suất cao, chất lượng khá tốt và có khả năng kháng bệnh cao Ngoài lúa lai thì việc chuyển gen kháng bạc lá vào lúa thuần cũng được quan tâm Giống lúa thuần đã chuyển gen kháng bạc lá: BắcThơm7, tạo ra giống lúa Bắc Thơm.BB có chất lượng không kém gì Bắc Thơm lại có khả năng kháng bạc lá 34 Báo cáo thực tập giáo trình D KIẾN NGHỊ - Tổ chức nhân và bảo quản các dòng NILs -... liệu chọn giống tốt, có tính kháng bạc lá cao, phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa có tính kháng bạc lá và có năng suất khá Đây là 1 trong những hướng chọn tạo giống lúa ở miền Bắc nước ta 31 Báo cáo thực tập giáo trình Một số kết quả đánh giá tính kháng bạc lá tại viện nghiên cứu lúa trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội 331.HAU07069-1 339.HAU07069-2 3 1 STT Dòng lúa Xa-gen 312.HAU07068-6 1 IR24 None... xa8, xa15, xa18, xa19, xa20 Gen kháng bệnh bạc lá được nhận biết tính kháng khác nhau Ở Trung Quốc đã chuyển gen kháng Xa21 vào dòng bố có khả năng phối hợp tốt, trong đó có dòng bố Minghui 63 mang gen kháng bệnh bạc lá I.5.2 Đặc điểm di truyền tính kháng bệnh bạc lá Năm 1961, Nishimura nghiên cứu về gen kháng bệnh, trong nghiên cứu ông đã tìm ra tính kháng bạc lá do một gen trội kiểm soát Năm 1968,... Phương pháp đánh giá tính kháng bạc lá - Đánh giá khả năng kháng nhiễm bệnh bạc lá: Sau 18 ngày lây nhiễm bệnh tiến hành đo chiều dài vết bệnh (cm) (từ vị trí cắt đến hết vết cháy lá) , sau đó đánh giá phản ứng với vi khuẩn gây bệnh theo phương pháp đo chiều dài vết bệnh của Satoru.Taura (Nhật Bản) đề xuât mứcđộ kháng của các dòng giống theo bảng sau : Chiều dài vết bệnh (cm) . giống lúa kháng bạc lá trong hệ thống lúa lai hai dòng”1.2. Mục đích- Nghiên cứu bệnh bạc lá giúp chúng ta hiểu rõ hơn tác hại của bệnh bạc lá với cây lúa. . lẫn với những hiện tượng khô đầu lá sinh lý .I.3. Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúaI.3.1 Nguồn gốc của bệnh bạc lá lúa3 Báo cáo thực tập giáo trìnhKhi mới