Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker - Assisted Selection) tạo gen lúa chống rầy nâu

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 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 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, 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 tích lúa bị cháy rầy (cháy từng chòm và cháy rộng) là 335ha

doc74 trang | Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 3597 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker - Assisted Selection) tạo gen lúa chống rầy nâu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Më ®Çu 1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi: RÇy n©u (Nilaparvata lugens Stal) lµ c«n trïng g©y h¹i lín nhÊt ®èi víi c©y lóa ë n­íc ta còng nh­ c¸c n­íc trång lóa kh¸c. Trong sè c¸c c«n trïng g©y h¹i lóa, rÇy n©u lµ mét trong nh÷ng t¸c nh©n g©y h¹i nguy hiÓm nhÊt lµm gi¶m nghiªm träng s¶n l­îng lóa trång ë hÇu hÕt c¸c n­íc trång lóa trªn thÕ giíi, nhÊt lµ ë c¸c n­íc nhiÖt ®íi (Bharathi vµ Chelliah, 1991), (Ryoichi IKEDA, 2006). T¹i ViÖt Nam, nh÷ng thiÖt h¹i do lo¹i c«n trïng nµy g©y ra hµng n¨m lµm gi¶m kho¶ng 10% s¶n l­îng lóa, ®«i khi tíi 30% hoÆc h¬n n÷a. Cho ®Õn nay, biÖn ph¸p chñ yÕu ®Ó ng¨n chÆn n¹n dÞch rÇy n©u lµ sö dông thuèc diÖt c«n trïng. Tuy nhiªn, viÖc sö dông trµn lan c¸c lo¹i thuèc trõ s©u ®· g©y ra sù bïng ph¸t cña lo¹i c«n trïng nµy nh­ kÕt qu¶ cña sù thÝch nghi cã chän läc (Banerjee, 1996; Ng« Lùc C­êng vµ ctv, 1997). MÆc dï sù ph¸t sinh biotyp míi ë c«n trïng cã tÇn suÊt thÊp h¬n nhiÒu so víi sù xuÊt hiÖn c¸c chñng nÊm hay vi khuÈn g©y bÖnh, nh­ng qua viÖc canh t¸c lóa t¨ng c­êng trong vµi chôc n¨m gÇn ®©y, c¸c biotyp rÇy n©u míi ®· h×nh thµnh vµ kÌm theo ®ã lµ sù thay ®æi ®éc tÝnh cña c¸c quÇn thÓ rÇy n©u, g©y nªn ®æ vì tÝnh kh¸ng ë nhiÒu gièng lóa kh¸ng rÇy tr­íc ®©y. Nh÷ng gièng lóa nµy chØ mang gen kh¸ng ®¬n lÎ vµ chØ kh¸ng ®­îc mét biotyp nhÊt ®Þnh. ChÝnh v× vËy, ®Þnh h­íng chän t¹o gièng kh¸ng s©u, bÖnh trong thêi gian tíi lµ t¹o gièng kh¸ng bÒn v÷ng b»ng c¸ch quy tô nhiÒu gen kh¸ng kh¸c nhau vµo mét gièng c¶i tiÕn. ViÖc sö dông gièng kh¸ng mét mÆt lµm gi¶m thiÖt h¹i n¨ng suÊt, tiÕt kiÖm chi phÝ phßng trõ, mÆt kh¸c h¹n chÕ ®­îc viÖc dïng thuèc ho¸ häc g©y « nhiÔm vµ gãp phÇn æn ®Þnh m«i tr­êng sinh th¸i. Do vËy, viÖc chän t¹o nhanh nh÷ng gièng lóa võa cã n¨ng suÊt cao, chÊt l­îng tèt, l¹i mang nhiÒu gen kh¸ng lµ c«ng viÖc ®­îc quan t©m kh«ng chØ ë ViÖt Nam mµ cßn ë nhiÒu quèc gia kh¸c. Víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ chØ thÞ ph©n tö, c¸c nhµ chän gièng ®· h­íng tíi “chän gièng nhê chØ thÞ ph©n tö” (Marker - Assisted Selection) víi ý ®å sö dông c¸c chØ thÞ ph©n tö liªn kÕt víi c¸c gen mong muèn trong chän t¹o gièng míi. B»ng con ®­êng chän gièng nhê chØ thÞ ph©n tö (MAS), nhiÒu gen kh¸ng s©u bÖnh vµ gen quy ®Þnh chÊt l­îng ®· ®­îc quy tô thµnh c«ng vµo mét sè dßng lóa. §èi víi gen kh¸ng rÇy n©u h¹i lóa, cho ®Õn nay ng­êi ta míi x¸c ®Þnh ®­îc kh«ng nhiÒu c¸c chØ thÞ ph©n tö liªn kÕt chÆt víi mét sè gen kh¸ng cã thÓ øng dông trong chän gièng ph©n tö (K. K. Jena vµ ctv. (2006)) vµ còng cã rÊt Ýt c«ng tr×nh tiÕn hµnh theo h­íng øng dông chØ thÞ ph©n tö trong chän gièng lóa kh¸ng rÇy n©u. V× thÕ, chóng t«i ®Æt vÊn ®Ò thùc hiÖn ®Ò tµi: “øng dông chØ thÞ ph©n tö trong chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy n©u”. 2. Môc tiªu nghiªn cøu: §Ò tµi ®­îc ®Æt ra mét sè môc tiªu cô thÓ lµ: - X¸c ®Þnh c¸c chØ thÞ ph©n tö vi vÖ tinh (SSR) liªn kÕt chÆt víi c¸c gen kh¸ng rÇy bphX, bph4 ®Ó øng dông trong chän gièng kh¸ng rÇy n©u. - Chän t¹o ®­îc mét vµi nguån vËt liÖu khëi ®Çu mang nhiÒu gen kh¸ng rÇy n©u cã n¨ng suÊt cao, chÊt l­îng tèt, cã kh¶ n¨ng kh¸ng rÇy n©u. 3. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi: - ViÖc x¸c ®Þnh c¸c chØ thÞ ph©n tö vi vÖ tinh liªn kÕt chÆt víi c¸c gen kh¸ng rÇy n©u ë lóa gãp phÇn thóc ®Èy øng dông chØ thÞ ph©n tö trong chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy. - øng dông c¸c chØ thÞ ph©n tö ®Ó chän läc nhanh vµ chÝnh x¸c nguån gen kh¸ng, gãp phÇn lµm gi¶m chi phÝ trong c«ng t¸c chän t¹o gièng. - øng dông lý thuyÕt chän gièng nhê chØ thÞ ph©n tö trong quy tô gen kh¸ng rÇy n©u ë lóa gióp kh¾c phôc ®­îc nh÷ng h¹n chÕ cña chän gièng truyÒn thèng, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c gen kh¸ng lÆn khi ë tr¹ng th¸i dÞ hîp. - Nh÷ng thµnh c«ng b­íc ®Çu trong quy tô gen kh¸ng nhê sö dông chØ thÞ ph©n tö ë lóa sÏ më ra kh¶ n¨ng øng dông réng r·i trong c«ng t¸c chän t¹o gièng nãi chung, kh«ng chØ ®èi víi tÝnh kh¸ng rÇy n©u mµ cßn ®èi víi nhiÒu ®Æc tÝnh n«ng häc quý kh¸c. - Nh÷ng dßng lóa quy tô gen kh¸ng rÇy n©u chän läc ®­îc trong ®Ò tµi nµy lµ vËt liÖu khëi ®Çu phôc vô cho c«ng t¸c chän t¹o gièng lóa kh¸ng bÒn v÷ng víi rÇy n©u ë ViÖt nam trong mét vµi n¨m tíi. 4. §èi t­îng vµ ph¹m vi nghiªn cøu: - C¸c dßng lóa trång mang gen kh¸ng rÇy n©u: DG5, GC9. - C¸c dßng lóa trång cã nÒn gen ­u viÖt ®ang ®­îc trång phæ biÕn ë ViÖt nam: Q5, KD - C¸c chØ thÞ vi vÖ tinh (SSR) liªn kÕt víi c¸c gen kh¸ng rÇy n©u. - Kh¶o s¸t ®a h×nh gi÷a gièng cho gen (DG5, GC9) vµ c¸c gièng nhËn gen (Q5, KD) theo c¸c chØ thÞ liªn kÕt víi 3 gen kh¸ng rÇy n©u bph4, Bph6. - X¸c ®Þnh sù cã mÆt cña c¸c gen kh¸ng rÇy n©u ë c¸c dßng lai thu nhËn ®­îc vµ c¸c dßng BC nhê chØ thÞ ph©n tö SSR. - §¸nh gi¸ mét sè ®Æc tÝnh n«ng sinh häc vµ kh¶ n¨ng kh¸ng víi c¸c biotype rÇy n©u phæ biÕn ë ViÖt nam cña c¸c dßng lai thu ®­îc. - §Ò tµi ®­îc tiÕn hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm, hÖ thèng nhµ l­íi, nhµ kÝnh cña ViÖn Di truyÒn N«ng nghiÖp vµ ViÖn B¶o vÖ Thùc vËt. Ch­¬ng 1 tæng quan tµi liÖu 1.1. rÇy n©u h¹i lóa RÇy n©u lµ mét loµi c«n trïng thuéc bé c¸nh ®Òu Homoptera cã tªn khoa häc lµ Nilaparvata lungens Stal (1963). RÇy n©u cã tÝnh di chuyÓn m¹nh vµ ph©n bè réng ë nhiÒu n­íc nh­ NhËt B¶n, Trung Quèc, B¨ng-la-det, Ên ®é, In®«nexia, Th¸i Lan, Malaixia, Phillipin, Lµo, C¨mpuchia, ViÖt nam…(T­ liÖu rÇy n©u, 1980). RÇy n©u ph¸ ho¹i nÆng trªn c©y lóa ë nhiÒu n­íc trång lóa trong vïng §«ng Nam ¸ (Bharathi vµ Chelliah, 1991) vµ dÔ bïng ph¸t thµnh dÞch (t­ liÖu vÒ rÇy n©u (1980)). N¹n dÞch rÇy n©u ®· ®­îc coi lµ lo¹i dÞch c«n trïng quan träng nhÊt trªn c©y lóa sau sù bïng næ vµ lan réng cña dÞch rÇy n¨m 1977 ë Malaisia (Ooi, 1992). N¹n “ch¸y rÇy” ë lóa còng ®· ®­îc ghi nhËn ë Th¸i lan vµo n¨m 1990, g©y thÊt thu hoµn toµn 0.5 triÖu ha lóa (L­¬ng Minh Ch©u, 2005). ë ViÖt nam, nh÷ng thiÖt h¹i do lo¹i c«n trïng nµy g©y ra hµng n¨m lµm mÊt kho¶ng 10% s¶n l­îng lóa, ®«i khi tíi 30%, thËm chÝ g©y thÊt thu hoµn toµn (NguyÔn C«ng ThuËt (1996)). 1.1.1. T×nh h×nh ph¸t sinh ph¸t triÓn cña rÇy n©u ë n­íc ta Theo nhËn xÐt cña côc b¶o vÖ thùc vËt (T­ liÖu rÇy n©u, (1980)), tõ n¨m 1979 trë vÒ tr­íc, rÇy n©u chØ g©y h¹i côc bé trªn c¸c tØnh miÒn B¾c, diÖn tÝch lóa mïa bÞ rÇy n©u h¹i th­êng chØ vµi ngh×n ha. Nh­ng nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ®iÒu kiÖn canh t¸c cã nhiÒu thay ®æi, t¹o ®iÒu kiÖn cho rÇy n©u ph¸ h¹i trªn diÖn tÝch réng, hµng chôc v¹n ha. DÞch rÇy n©u ph¸t triÓn tõ vô chiªm xu©n 1981, kÐo dµi ®Õn cuèi n¨m 1984 ë hÇu hÕt c¸c tØnh §ång b»ng, Trung du vµ MiÒn nói. DiÖn tÝch lóa bÞ h¹i mçi n¨m trung b×nh kho¶ng 400 ngµn ha. Tõ ®ã ®Õn nay, rÇy n©u vÉn liªn tiÕp ph¸ h¹i ë c¸c vïng th©m canh lóa. §Æc biÖt trong c¸c n¨m 1986 – 1987 vµ 1992 – 1993, dÞch rÇy n©u ®· ph¸t sinh trªn diÖn réng. RÇy n©u ®· g©y thiÖt h¹i lín trong n¨m 2000, lµm 208,220ha bÞ nhiÔm rÇy, g©y nÆng trªn 65,953ha vµ g©y ch¸y rÇy ë 14ha ë c¸c tØnh miÒn B¾c. Theo dù ®o¸n cña Côc B¶o vÖ Thùc vËt, trong vßng 3 n¨m gÇn ®©y, rÇy n©u kh«ng h¹i nÆng ë c¸c tØnh miÒn B¾c, nh­ng cã thÓ x¶y ra sù gia t¨ng ®ét ngét cña quÇn thÓ rÇy n©u trong vßng vµi n¨m tíi do t×nh mÉn c¶m cao cu¶ gièng lóa hiÖn thêi ®ang ®­îc canh t¸c (Côc b¶o vÖ thùc vËt, 2005). PhÝa Nam n­íc ta, rÇy n©u ph¸t sinh vµ g©y h¹i nÆng ë Phan Rang vµ mét sè tØnh Duyªn H¶i Nam Trung Bé trong n¨m 1969, sau ®ã ph¸t triÓn réng ë nhiÒu tØnh Nam bé trong nh÷ng n¨m 1971- 1974. DiÖn tÝch lóa bÞ h¹i do rÇy n©u trong n¨m 1974 ®· lªn tíi 97.860 ha. Liªn tiÕp trong nh÷ng n¨m sau ®ã, rÇy n©u ph¸t triÓn m¹nh ë hÇu hÕt c¸c tØnh phÝa Nam, tõ Qu¶ng Nam tíi Kiªn Giang, B¹c Liªu… Riªng trong hai n¨m 1977 – 1978, rÇy n©u ph¸ haÞ trªn tæng diÖn tÝch kho¶ng 1 triÖu ha, thiÖt h¹i ­íc tÝnh kho¶ng trªn 1 triÖu tÊn thãc. NhiÒu n¬i n¨ng suÊt bÞ gi¶m tíi 30 – 50%, cã n¬i bÞ mÊt tr¾ng (Côc b¶o vÖ thùc vËt, (1982)). Nh÷ng n¨m sau ®ã, rÇy n©u khi t¹m l¾ng, khi l¹i bïng ph¸t. NhiÒu ®ît dÞch rÇy n©u ®· ®­îc ghi nhËn trong c¸c n¨m 1990 – 1991 vµ 1996 – 1997, réng kh¾p ë Nam Trung Bé vµ §ång b»ng S«ng Cöu Long. §Æc biÖt, vô hÌ thu n¨m 1998, diÖn tÝch lóa bÞ h¹i do rÇy n©u ë c¸c tØnh phÝa Nam lªn ®Õn 150.000ha, trong ®ã cã 14.000ha bÞ h¹i nÆng, diÖn tÝch lóa bÞ ch¸y rÇy (ch¸y tõng chßm vµ ch¸y réng) lµ 335ha. Vô §«ng Xu©n võa qua, c¸c tØnh phÝa Nam s¶n xuÊt trong ®iÒu kiÖn kh«ng thuËn lîi, s©u bÖnh g©y h¹i trªn diÖn réng. Theo Côc B¶o vÖ thùc vËt, vô HÌ Thu n¨m 2006, c¸c tØnh §BSCL ®· xuèng gièng ®­îc 428.000 ha nh­ng ®· cã 13.500ha bÞ nhiÔm rÇy, trong ®ã cã 581ha bÞ nhiÔm rÇy nÆng (B¸o ®iÖn tö VNam net). Ngoµi t¸c h¹i trùc tiÕp, rÇy n©u cßn lµ m«i giíi truyÒn bÖnh virus nguy hiÓm cho c©y lóa nh­ bÖnh vµng lïn vµ xo¾n l¸ (T­ liÖu rÇy n©u, (1980)). DiÔn biÕn cña dÞch rÇy n©u vµ bÖnh vµng lïn xo¨n l¸ trong 2 n¨m 2005 – 2006 rÊt phøc t¹p. Theo b¸o c¸o cña Bé tr­áng Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn N«ng th«n, vô §«ng Xu©n n¨m 2006 võa qua, s¶n l­îng lóa ë §BSCL ®· bÞ thôt gi¶m 660 ngh×n tÊn do dÞch vµng lïn vµ xo¾n l¸ ®­îc l©y truyÒn do rÇy n©u bïng ph¸t (B¸o ®iÖn tö VNam net). Trong vô HÌ Thu n¨m 2006, ®· cã 73.000ha bÞ nhiÔm bÖnh, chiÕm 12% tæng diÖn tÝch xuèng gièng ë 22 tØnh thµnh phÝa Nam (NguyÔn H÷u Hu©n, (2006)) Do sù thiÖt h¹i do rÇy n©u g©y ra lín nh­ vËy, nªn tõ h¬n 40 tr­íc ®©y, trªn thÕ giíi ®· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ®Æc ®iÓm sinh häc cña rÇy n©u ë NhËt B¶n (Harukava, (1951); Hirao (1952); Kisimoto (1965); Mochida (1964); Suenaga vµ Nakatsuda (1958), ë Phlipin (Bae vµ Pathak (1970)) vµ ë §µi Loan (Tao (1965)). 1.1.2. §Æc ®iÓm h×nh th¸i, sinh vËt häc cña rÇy n©u C¸c giai ®o¹n sinh tr­ëng vµ ph¸t triÓn cña rÇy n©u Pha trøng: Trøng th­êng ®­îc ®Î trªn c¸c phÇn gèc cña c©y lóa, chñ yÕu ë trong c¸c bÑ l¸ khi c©y lóa cßn xanh, vµ ë c¸c phiÕn l¸, gi÷a g©n chÝnh chç dµy nhÊt, khi lóa ®· vµng. Trøng xÕp thµnh hµng 10-15 qu¶ (t­ liÖu rÇy n©u). §é lín cña trøng phô thuéc vµo c¸c giai ®o¹n sinh tr­ëng cña c©y lóa. Khi mËt ®é rÇy lªn cao, chóng sÏ ®Î trøng trªn c¸c phÇn phÝa trªn cña c©y lóa (Mochida, 1977). Mét æ trøng th­êng cã tõ 5 - 30 qu¶. Trøng cã d¹ng h×nh èng h¬i cong. Trøng míi ®Î cã mµutr¾ng ®ôc. VÒ sau nh÷ng m« trøng sÏ kh« di vµ cã mµu vµng n©u (Côc B¶o vÖ Thùc vËt,). Pha Êu trïng Cã 5 tuæi Êu trïng ®· ®­îc ph©n biÖt bëi kÝch th­íc vµ h×nh d¹ng ngùc (ngùc trøoc vµ ngùc sau)(Mochida, 1977). Giai ®o¹n ph¸t triÓn cña Êu trïng kÐo dµi tõ 10-15 ngµy (NguyÔn C«ng ThuËt, 1989). RÇy non (rÇy c¸m) th­êng tËp trung gÇn gèc lóa, Ýt di ®éng, khi thÊy ®éng bß quanh gèc lóa (T­ liÖu rÇy n©u). RÇy non thÝch hîp réng víi c¸c m«i tr­êng kh¸c nhau ë c¸c vïng «n ®íi vµ nhiÖt ®íi. RÇy duy tr× ho¹t ®éng ë nhiÖt ®é tõ 10-32oC (Suenaga, 1963) Pha tr­ëng thµnh ë d¹ng tr­ëng thµnh, rÇy cã mµu n©u, rÇy c¸i to h¬n rÇy ®ùc. RÇy c¸i cã ®u«i nhän, cã èng ®Î trøng trªn mÆt bông, mµu s¾c ë phÇn bông nh¹t h¬n phÇn tr­íc. RÇy ®ùc cã th©n h×nh trô, ®u«i b»ng, c¸nh h¬i trong mê. Chóng cã hai d¹ng h×nh th¸i lµ c¸nh dµi (Macopterous) vµ c¸nh ng¾n (Brachypterous). ChÕ ®é ¨n uèng quyÕt ®Þnh d¹ng c¸nh cña rÇy n©u. RÇy c¸nh dµi th­êng xuÊt hiÖn ë nh÷ng ®iÒu kiÖn sinh sèng kh«ng thÝch hîp vµ rÇy c¸nh ng¾n th­êng xuÊt hë nh÷ng n¬i cã ®iÒu kiÖn thuËn lîi. (RÇy n©u vµ biÖn ph¸p phßng trõ). Ngoµi ra, rÇy n©u cßn lµ vect¬ truyÒn bÖnh vµng lïn vµ xo¾n l¸ th«ng qua con ®­êng chÝch hót. Vßng ®êi Vßng ®êi cña mét løa rÇy n©u tõ 20-30 ngµy, tuú thuéc vµo thêi vô ph¸t sinh. Trong vô xu©n, vßng ®êi rÇy n©u kho¶ng 25 - 30 ngµy, trong vô mïa th­êng 20 - 25 ngµy. ë nhiÖt ®é tõ 17-20,2oC, vßng ®êi cña rÇy n©u cã thÓ kÐo dµi tíi 50-55 ngµy (NguyÔn C«ng ThuËt (1989). RÇy n©u sau khi trë thµnh tr­ëng thµnh 3 - 5 ngµy sau sÏ ®Î trøng. Giai ®o¹n ®Î trøng tõ 6 - 8 ngµy. Trøng ph¸t dôc tõ 7 ®Õn 11 ngµy. Thêi gian rÇy non tõ 12 - 14 ngµy. Tuæi 1 cña rÇy non lµ 2 – 3 ngµy (Côc B¶o vÖ Thùc vËt, 1982 ). Ph¹m vi ho¹t ®éng cña rÇy trong kho¶ng tõ 9oC ®Õn 30 oC ®èi víi con ®ùc c¸nh dµi vµ 10-30oC ®èi víi con c¸i c¸nh dµi (Mochida vµ Okada (1979)). ë nhiÖt ®é 33oC tû lÖ chÕt cña Êu trïng t¨ng (NguyÔn C«ng ThuËt, 1989, Suenaga (1963); Bae vµ Pathak (1970)). ë nhiÖt ®é kh«ng thÝch hîp sÏ ¶nh h­ëng ®Õn sù ®Î trøng vµ tuæi thä cña rÇy c¸i tr­ëng thµnh. Trong n¨m, trung b×nh cã 7 løa rÇy n©u. Sù xuÊt hiÖn cña rÇy n©u phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn thêi tiÕt vµ sù sinh tr­ëng cña c©y trång 1.1.3. C¸ch thøc g©y h¹i cña rÇy n©u RÇy n©u cã quanh n¨m trªn ®ång ruéng nh­ng th­êng h¹i ®¸ng kÓ ë thêi kú lóa con g¸i vµ thêi kú ®ßng (Côc B¶o vÖ Thùc vËt, 1982). RÇy n©u g©y haÞ chñ yÕu ë c¸c phÇn phÝa d­íi cña c©y lóa b»ng c¸ch chÝch hót nhùa c©y vµ ¨n c¸c phÇn libe cña bÑ l¸ lóa. C¶ hai pha tr­ëng thµnh vµ Êu trïng ®Òu tÊn c«ng c©y lóa ë bÊt kú giai ®o¹n sinh tr­ëng nµo. RÇy ph¸ h¹i nhÑ sÏ lµm gi¶m chiÒu cao c©y, søc sèng cña c©y, sè nh¸nh trªn c©y vµ sè h¹t ch¾c trªn b«ng. ë mËt ®é cao, chóng cã thÓ lµm lóa chÕt tõng ®¸m, th­êng gäi lµ “ch¸y rÇy” (Athwal vµ Pathak (1972); Hinckley (1963); Kisimoto (1960)…). TriÖu chøng ch¸y rÇy trªn c©y lóa biÓu hiÖn ë c¸c l¸ phÝa d­íi ng¶ mµu vµng, sau ®ã lan réng ra tÊt c¶ c¸c phÇn kh¸c cña c©y, lµm cho c©y lóa chuyÓn mµu vµng n©u vµ chÕt. Sù ph¸t triÓn cña rÔ vµ nh÷ng ho¹t ®éng vÒ sinh lý cña bé rÔ còng bÞ gi¶m xuèng ®ét ngét ë nh÷ng c©y bÞ h¹i (Cagambang vµ ctv. (1974)). RÇy n©u cã ®Æc ®iÓm ph©n bè kh«ng ®ång ®Òu trong ruéng lóa theo kiÓu co côm, c¸c æ rÇy kh¸ riªng biÖt (TrÇn Huy Thä vµ NguyÔn C«ng ThuËt (1989). RÇy tr­ëng thµnh vµ rÇy non b¸m vµo bÑ l¸ phÇn gèc lóa, khi mËt ®é cao, chóng cã thÓ tËp trung lªn c¶ phÇn l¸ ®ßng vµ cæ b«ng lóa (NguyÔn C«ng ThuËt vµ NguyÔn V¨n Hµnh (1980). 1.1.4. C¸c biotype cña rÇy n©u Theo TrÇn §×nh Long vµ ctv. (1997)[], c¸c chñng kh¸c nhau cña mét loµi c«n trïng ®­îc gäi lµ kiÓu sinh häc (biotyp). MÆc dï sù ph¸t sinh c¸c biotype míi ë c«n trïng cã tÇn sè thÊp h¬n nhiÒu so víi sù xuÊt hiÖn c¸c chñng nÊm hay vi khuÈn g©y bÖnh, nh­ng qua viÖc canh t¸c lóa t¨ng c­êng trong vµi chôc n¨m gÇn ®©y, c¸c biotype rÇy n©u míi ®· h×nh thµnh vµ kÌm theo ®ã lµ sù thay ®æi ®éc tÝnh cña c¸c quÇn thÓ rÇy n©u ®· lµm cho nhiÒu gièng lóa kh¸ng rÇy tr­íc ®©y trë nªn nhiÔm. §Õn nay c¸c nhµ khoa häc ®· ph©n lËp ®­îc 4 biotyp rÇy ph©n bè t¹i c¸c vïng trång lóa trªn thÕ giíi. - Biotyp 1: Lµ lo¹i rÇy n©u phæ biÕn trªn ®ång ruéng t¹i ViÖn Nghiªn cøu Lóa Quèc tÕ, chØ cã thÓ sèng vµ g©y h¹i trªn c¸c gièng lóa kh«ng mang gen kh¸ng rÇy. - Biotyp 2: Cã thÓ sèng vµ g©y h¹i trªn nh÷ng gièng lóa mang gen Bph1 hoÆc kh«ng mang gen kh¸ng, nh­ng kh«ng ph¸ h¹i ®­îc trªn nh÷ng gièng mang gen bph2. - Biotyp 3: Sèng vµ ph¸ h¹i ®­îc trªn nh÷ng gièng lóa mang gen bph2, nh­ng kh«ng ph¸ h¹i ®­îc trªn gièng mang Bph1 hoÆc Bph3. - Biotyp 4: Lµ lo¹i rÇy n©u chØ thÊy ë khu vùc Nam ¸ (Ên §é, Srilanka vµ Bangladesh) cã ®éc tÝnh cao h¬n so víi c¸c biotype rÇy n©u ë khu vùc §«ng Nam ¸. (L­u ThÞ Ngäc HuyÒn, 2001) (Ryoichi, 2006). Nh­ vËy, c¸c biotype rÇy n©u ®­îc ph©n biÖt chñ yÕu bëi ph¶n øng kh¸c nhau gi÷a chóng víi c¸c gièng lóa kh¸ng. Ngoµi sù kh¸c biÖt trªn, theo ®¸nh gi¸ cña c¸c t¸c gi¶ Hµn Quèc, c¸c biotype rÇy cßn kh¸c nhau cßn kh¸c nhau vÒ h×nh th¸i ch©n vµ thuú bªn ë bông (Goh vµ ctv, 1993). Tuy nhiªn, nh÷ng nghiªn cøu cña Saxena vµ ctv (1991) cho thÊy gi÷a c¸c biotype chØ cã sù kh¸c biÖt rÊt nhá vÒ biÕn ®éng alen qua kh¶o s¸t 20 locut enzyme. Ngoµi ra, nh÷ng nghiªn cøu vÒ ®a d¹ng di truyÒn c¸c biotype rÇy n©u dùa trªn c¬ së chØ thÞ ph©n tö RAPD còng cho thÊy: mÆc dï tån t¹i sù ®a d¹ng di truyÒn gi÷a c¸c c¸ thÓ rÇy n©u víi nhau, nh­ng kh«ng cã b¨ng ADN nµo ®Æc thï cho tõng biotype. Hay nãi mét c¸ch kh¸c, theo kÕt qu¶ ph©n tÝch ®a d¹ng di truyÒn trªn c¬ së chØ thÞ ph©n tö RADP, c¸c biotype rÇy n©u hoµn toµn ®ång nhÊt víi nhau (Shufran vµ Whalon, 1995). Nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cña c¸c biotype rÇy n©u di chuyÓn tõ vïng nµy sang cïng kh¸c cho thÊy ®éc tÝnh cña chóng kh«ng æn ®Þnh (Xiao, 1998). Nh÷ng nghiªn cøu vÒ kh¶ n¨ng g©y ®éc ë rÇy hoang d¹i trªn hai gièng lóa Thai Col (mang gen kh¸ng rÇy bph8) vµ Pokkali (mang gen kh¸ng rÇy Bph9) cho thÊy chóng trë nªn cã kh¶ n¨ng g©y ®éc tÝnh khi ®­îc nu«i liªn tôc tõ 9 – 15 thÕ hÖ trªn chÝnh c¸c c©y chñ mang gen kh¸ng ®Æc hiÖu (Ketipearachi vµ ctv, (1998)). BiÕn ®éng ®éc tÝnh cña quÇn thÓ rÇy n©u ë ViÖt Nam lµ ®¸ng lo ng¹i. Trong nh÷ng n¨m 1976 - 1977, quÇn thÓ rÇy n©u ë §BSCL ®· chuyÓn tõ biotype 1 sang biotype 2. Cßn ë §ång B»ng S«ng Hång, qu©n thÓ rÇy n©u còng ®· chuyÓn dÞch tõ biotype 1 sang biotype 2 vµo n¨m 1987 – 1988 (NguyÔn C«ng ThuËt vµ ctv, (1996). Do vËy, c¸c gièng lóa mang gen kh¸ng Bph1 nh­ IR26, IR28, IR30, CR104, NN1A… vèn kh¸ng ®­îc rÇy biotype 1 nay l¹i trë nªn nhiÔm. Trong nh÷ng n¨m 1996-1997, quÇn thÓ rÇy n©u ë §BSCL ®· chuyÓn thµnh mét biotype míi rÊt kh¸c biÖt, kh«ng gièng víi c¸c biotype ®· biÕt ë ViÖn nghiªn cøu Lóa Quèc tÕ (NguyÔn C«ng ThuËt vµ ctv, 1996). C¸c nhµ khoa häc cña ViÖn Lóa §ång b»ng S«ng Cöu Long cho r»ng quÇn thÓ nµy thùc chÊt lµ hçn hîp cu¶ biotype 2 vµ biotype 3 (L­¬ng Minh Ch©u vµ NguyÔn V¨n LuËt, 1998, NguyÔn ThÞ Lang vµ Bïi ChÝ Böu, (2002)). Tuy nhiªn theo mét nghiªn cøu cña ThiÒu V¨n §­êng vµ ctv, (2000), quÇn thÓ rÇy n©u §BSCL cã ®éc tÝnh m¹nh h¬n hçn hîp hai lo¹i biotyp trªn. Sù chuyÓn dÞch biotype rÇy nh­ vËy vµ kÌm theo ®ã lµ sù thay ®æi ®éc tÝnh theo h­íng t¨ng lªn ®· lµm ®æ vì tÝnh kh¸ng cña c¸c gièng lóa mang gen kh¸ng Bph1 vµ bph2 ë §BSCL, lµm cho nhiÒu gièng kh¸ng tr­íc ®©y trë nªn nhiÔm (NguyÔn C«ng ThuËt vµ ctv, (1993)) 1.2. TÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa 1.2.1. Kh¸i niÖm tÝnh kh¸ng cña c©y chñ Theo S. Palaniswamy, tÝnh kh¸ng cña c©y chñ lµ kÕt qu¶ cña sù t¸c ®éng qua l¹i gi÷a c©y vµ c«n trïng. TÝnh kh¸ng ®èi víi s©u h¹i lµ tÝnh tr¹ng t­¬ng ®èi, kh«ng hoµn toµn lµ tÝnh tr¹ng sè l­îng. TÝnh kh¸ng cã thÓ ®­îc di truyÒn vµ ng¨n chÆn sù ph¸t triÓn cña quÇn thÓ s©u h¹i hay lµm gi¶m thiÖt h¹i g©y ra do c«n trïng. Møc ®é kh¸ng biÕn thiªn tõ kh¸ng rÊt Ýt cho ®Õn kh¸ng réng, ph¶n øng cña c©y biÕn ®éng tõ nhiÔm nÆng ®Õn miÔn dÞch. Møc ®é kh¸ng vµ ph¶n øng cña c©y ph¶n ¸nh qua biÓu hiÖn kiÓu h×nh bÞ h¹i bëi c«n trïng. (Host plant resistance) Painter (1951) ®· m« t¶ tÝnh kh¸ng lµ nh÷ng ®Æc tÝnh di truyÒn t­¬ng ®èi cã ¶nh h­ëng ®Õn møc ®é thiÖt h¹i cuèi cïng do c«n trïng g©y ra. Trong thùc tÕ s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, tÝnh kh¸ng ®¹i diÖn cho kh¶ n¨ng cña mét gièng cô thÓ cho thu ho¹ch nhiÒu h¬n so víi gièng ban ®Çu trong cïng ®iÒu kiÖn bÞ g©y h¹i bëi c«n trïng. 1.2.2. C¸c kiÓu tÝnh kh¸ng Hai thuËt ng÷ tÝnh kh¸ng däc vµ tÝnh kh¸ng ngang ®­îc dïng trong kh¸ng bÖnh c©y ®­îc ®Ò xuÊt ®Çu tiªn bëi Van der Plank (1963). Nh­ng nh÷ng thuËt ng÷ nµy còng cã ý nghÜa t­¬ng tù trong tÝnh kh¸ng c«n trïng (Raveendran & M. Kumar138). Bra vµ Khush G (1997) ®· ®Ò xuÊt tÝnh kh¸ng däc lµ tÝnh kh¸ng ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng gen chÝnh (major gene), vµ tÝnh kh¸ng ngang lµ tÝnh kh¸ng do nhiÒu gen kiÓm so¸t vµ ®­îc coi lµ bÒn v÷ng h¬n tÝnh kh¸ng däc. Nh­ng tÝnh kh¸ng ngang th­êng biÓu hiÖn møc ®é kh¸ng thÊp, khã di truyÒn vµ khã thùc hiÖn trong chän gièng (Raveendran & M. Kumar138) Mét vµi t¸c gi¶, næi bËt lµ Robinson (1976), ®· ®­a ra nh÷ng lý lÏ ®Ó phñ nhËn vai trß cña tÝnh kh¸ng däc trong chän gièng kh¸ng vµ ñng hé viÖc sö dông tÝnh kh¸ng ngang. Tuy nhiªn, theo Raveendran & M. Kumar138 (200.), tÝnh kh¸ng däc còng ®· ®­îc sö dông rÊt thµnh c«ng ®Ó kiÓm so¸t c«n trïng trong nhiÒu ch­¬ng tr×nh. Bªn c¹nh ®ã, tÝnh kh¸ng däc dÔ ®­îc ®­a vµo gièng míi vµ th­êng cho møc ®é tÝnh kh¸ng cao. Nh­ng nh­îc ®iÓm cña tÝnh kh¸ng däc lµ dÔ g©y ra chän läc biotype míi cã thÓ tÊn c«ng c¸c gièng kh¸ng. 1.2.3. C¬ chÕ tÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa Theo S. Palaniswamy (Host plant res.), kh¶ n¨ng tù vÖ vµ c¸c c¬ chÕ cña c©y trång kh¸ng s©u h¹i cã thÓ ®­îc xem xÐt d­íi 4 gãc ®é kh¸c nhau: c¬ së sinh lý vµ ho¸ sinh, vi sinh häc, h×nh th¸i häc hay lý häc vµ vËt hËu häc. C©y chñ s¶n xuÊt ra c¸c chÊt ho¸ häc ®Ó xua ®uæi vµ còng cã khi ®Ó hÊp dÉn c«n trïng. C¸c chÊt chuyÓn ho¸ t¹o thµnh vµ t×nh tr¹ng dinh d­ìng cña c©y chñ sau ®ã t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho hÖ vi sinh vËt còng gãp phÇn t¹o nªn tÝnh kh¸ng. Painter (1951) ®· ®Ò xuÊt 3 c¬ chÕ cña tÝnh kh¸ng c«n trïng: kh«ng t­¬ng thÝch , kh¸ng sinh vµ chèng chÞu (tolerance). - Kh«ng t­¬ng thÝch: lµ ph¶n øng cña c«n trïng ®èi víi nh÷ng ®Æc tÝnh cña c©y chñ kh«ng hÊp dÉn ®èi víi c«n trïng c¾n ph¸, ®Ó trøng hay lµm tæ. Bëi v× kh¸i niÖm kh«ng t­¬ng thÝch liªn quan ®Õn c«n trïng chø kh«ng liªn quan ®Õn c©y chñ, sau nµy Kogan vµ Ortman (1978) ®· ®Ò xuÊt thuËt ng÷ “antixenosis” ®Ó m« t¶ kh¶ n¨ng biÕn ®æi ®Ó t¹o nªn sù kh«ng t­¬ng thÝch cña c©y ®èi víi c«n trïng, cã thÓ lµ nh÷ng ®Æc tÝnh h×nh th¸i cô thÓ hay sù xuÊt hiÖn cña c¸c chÊt ho¸ häc t­¬ng øng trong c©y. Nh÷ng ®Æc tÝnh míi nµy t¸c ®éng lªn sù chän läc c©y chñ, tËp qu¸n c¾n ph¸, tËp qu¸n g©y h¹i bÇy ®µn, c¬ chÕ ¨n vµ tiªu ho¸ thøc ¨n, giao phèi vµ lµm tæ cña c«n trïng . Sù thÝch nghi vÒ cÊu t¹o, h×nh d¸ng, mµu s¾c cña c¸c bé phËn cña c©y nh­ t¹o thµnh mét líp s¸p l¸, t¹o l«ng bÒ mÆt l¸ … t¹o thµnh vËt ng¨n c¶n hay líp b¶o vÖ c©y ®èi víi s©u h¹i. - C¬ chÕ kh¸ng ho¸ sinh: §©y lµ c¬ chÕ th­êng xuyªn ®­îc ph¸t hiÖn ®èi víi tÝnh kh¸ng s©u. Nh÷ng hîp chÊt chuyÓn ho¸ thø cÊp hay nh÷ng ®ång ph©n ho¸ häc trong c©y chñ lµ yÕu tè chÝnh trong c¬ chÕ kh¸ng ho¸ sinh. - C¬ chÕ chèng chÞu: C¬ chÕ chèng chÞu ®Ò cËp ®Õn kh¶ n¨ng cña c©y chñ cã thÓ chèng l¹i mét quÇn thÓ c«n trïng cã thÓ g©y h¹i nÆng ®èi víi c¸c gièng nhiÔm. Nh÷ng gièng chèng chÞu kh«ng lµm suy yÕu quÇn thÓ s©u h¹i hay kh«ng g©y bÊt kú mét søc Ðp chän läc nµo lªn quÇn thÓ s©u h¹i. Painter (1951) cho r»ng nh÷ng yÕu tè ho¸ sinh quan träng h¬n sù kh¸c biÖt vÒ h×nh th¸i trong viÖc h×nh thµnh møc ®é kh¸ng ®èi víi mét lo¹i c«n trïng g©y h¹i. VÒ c¬ së ph©n tö tÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa, theo Saxena, (1986), tÝnh kh¸ng rÇy n©u cã ®­îc ë c©y lóa lµ do thiÕu c¸c chÊt kÝch thÝch, mêi mäc c«n trïng hoÆc do sù xuÊt hiÖn cña c¸c chÊt ng¨n c¶n c«n trïng (K. Gunathilagaraj, 200.). Nång ®é amino axit thÊp, ®Æc biÖt lµ chÊt kÝch thÝch chÝch hót, asparagin, ®­îc xem lµ yÕu tè dÉn ®Õn tÝnh kh¸ng rÇy n©u ë gièng Mudgo (Sogawa ADN Pathak, 1970)). Sau ®ã, Yoshihara et al. (1979, 1980) ®· c«ng bè axit Silic hoµ tan trong c¸c gièng lóa kh¸ng lµ yÕu tè k×m h·m sù chÝch hót cña rÇy n©u. Nh­ng c«ng bè nµy g©y tranh c·i v× thùc tÕ lµ c¶ hai lo¹i axit nµy ®Òu ë d¹ng n­íc hoµ tan vµ chóng kh«ng cã mÆt trong thµnh phÇn cña nhùa libe. Silic ë d¹ng axit silicic vµ cã mÆt trong ®Êt vµ cã nhiÒu kh¶ n¨ng ®­îc vËn chuyÓn qua m¹ch gç. MÆt kh¸c, axit oxalic, mét s¶n phÈm trao ®æi chÊt cña tÕ bµo thùc vËt, lµ mét chÊt cã tÝnh g©y ®éc cao thËm chÝ ®èi víi c¶ c¸c m« thùc vËt. V× thÕ, chÊt nµy Ýt cã kh¶ n¨ng cã mÆt trong nhùa libe (K. Gunathilagaraj). Theo Uthamasamy vµ ctv. (1971), sù t¨ng hµm l­îng aminoacid vµ protein vµ sù gi¶m hµm l­îng muèi kho¸ng trong c¸c gièng mÉn c¶m khuyÕn khÝch sù ph¸t triÓn cña rÇy n©u. Nh÷ng chÊt nµy ¶nh h­ëng ®Õn sù ®ång ho¸ dinh d­ìng vµ chuyÓn ho¸ thøc ¨n, lµm gi¶m sè l­îng quÇn thÓ s©u h¹i do g©y chÕt hay gi¶m tû lÖ sinh s«i ph¸t triÓn hay kh¶ n¨ng sinh në. Khi nghiªn cøu c¸c dßng lóa NhËt B¶n kh¸ng rÇy n©u, Shigematsu et al. (1982) ®· ph¸t hiÖn ra ß-sitosterol vµ mét sè sterol kh¸c trong nhùa libe. ß-sitosterol lµ mét chÊt xua ®uæi m¹nh ®èi víi rÇy chÝch hót. Cïng n¨m ®ã, Kaneda (1982) b¸o c¸o r»ng nång ®é asparagines thÊp lµm t¨ng t¸c dông xua duæi cña ß-sitosterol. Vai trß cña c¸c chÊt nµy ®èi víi tÝnh kh¸ng ë lóa sau nµy ®· ®­îc Sadasivam ADN Thayumanavan (2003) lµm s¸ng tá. TÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa Nilaparvata lugens (Stal.) cã liªn quan ®Õn hµm l­îng thÊp cña acid aspartic, asparagines, valine, alanine vµ glutamic, c¸c chÊt nµy ®ãng vai trß nh­ lµ c¸c chÊt kÝch thÝch chÝch hót cña rÇy. C¸c chÊt dÔ bay h¬i lµ c¸c s¶n phÈm ch­ng cÊt (c¸c chÊt dÇu, terpenoid, aldehyt, c¸c axit bÐo, este, chÊt s¸p...) cã biÓu hiÖn ¶nh h­ëng ®Õn tËp tÝnh vµ ®Æc ®iÓm sinh vËt häc cña rÇy n©u (Saxena ADN Okech, 1985), mÆc dï ch­a cã nghiªn cøu nµo x¸c ®Þnh ®­îc chÝnh x¸c nh÷ng ®ång ph©n hãa häc nµy trong c©y (K. Gunathilagaraj, 200.). VÒ c¬ së h×nh th¸i vµ gi¶i phÉu ®èi víi tÝnh kh¸ng rÇy n©u, còng cã nhiÒu nghiªn cøu ®­îc tiÕn hµnh trong nhiÒu n¨m qua. Cook vµ ctv. (1987) cho r»ng bÒ mÆt cña c©y lóa ®ãng vai trß quan träng trong viÖc chän c©y chñ ph¸ h¹i cña rÇy n©u. Nh÷ng líp s¸p trªn bÒ mÆt cã biÓu hiÖn ¶nh h­ëng ®Õn tËp tÝnh sinh ho¹t cña rÇy n©u. Nghiªn cøu cho thÊy, c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c hîp chÊt ancan hoÆc cacboxyl trong líp s¸p lµ nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù gi¶m c­ tró vµ ho¹t ®éng th¨m dß cña rÇy n©u trªn c©y lóa. Nh÷ng hîp chÊt nµy thay ®æi tïy thuéc vµo gièng lóa kh¸c nhau. Nh÷ng sè liÖu thèng kª ®· chØ ra r»ng, sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c chÊt s¸p lµ nguyªn nh©n g©y ra tû lÖ cao h¬n cña c¸c hîp chÊt cacbon d¹ng m¹ch dµi hay ng¾n trong c¸c gièng kh¸ng. Trªn thùc tÕ, nhê ®­îc c¶i tiÕn vÒ nh÷ng ®Æc tÝnh bªn ngoµi, gièng IR 45 ®· cã tÝnh kh¸ng rÇy trªn ®ång ruéng (Woodhead ADN Padjaham, 1988) . Nh÷ng nghiªn cøu vÒ c¬ së ph©n tö cã liªn quan ®Õn nh÷ng c¬ chÕ kh¸ng rÇy n©u ë lóa ch­a ®­îc c«ng bè nhiÒu. Tuy nhiªn, cho ®Õn nay, ng­êi ta tin r»ng c¸c gen kh¸ng chi phèi tÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa, mÆc dï kh«ng cã quan hÖ gen ®èi gen gi÷a mét gen ®¬n (a single gene) trong biotype rÇy n©u vµ bÊt kú mét gen nµo vÒ tÝnh kh¸ng trong c©y chñ (Claridge, Den HollADNer (1982)); K. Gunathilagaraj- ch­¬ng 2, Host plant resistance). 1.2.4. Di truyÒn tÝnh kh¸ng rÇy n©u ë lóa: Di truyÒn tÝnh kh¸ng rÇy n©u ®· ®­îc nghiªn cøu nhiÒu vµ cho ®Õn nay ®· cã b¸o c¸o vÒ 18 gen kh¸ng chÝnh (Yang vµ ctv, (2004); K. K. Jena vµ ctv. (2006) vµ mét sè gen kh¸ng phô (minor gene hay QTLs). Nh÷ng gen quy ®Þnh tÝnh kh¸ng ®èi víi biotype ë Nam vµ §«ng Nam ¸ phÇn lín lµ nh÷ng gen di truyÒn tréi: Bph1, Bph3, Bph6, Bph9 vµ Bph10, (Sharmavµ cvt. (2003)), Bph14, Bph15. Trong sè 8 gen lÆn, bph2 vµ bph4 lÇn l­ît cã liªn kÕt chÆt víi gen tréi Bph1 vµ Bph3, nh­ng l¹i ®éc lËp víi nhau (Kawaguchi et al. 2001). Gen tréi Bph1 vµ gen lÆn bph2 ®· ®­îc Athwal vµ ctv. (1971) ph¸t hiÖn lÇn l­ît ë c¸c gièng Mudgo vµ ASD 7 (Ryoichi Ikeda vµ Duncan A. Vaughan (2006)). Gen Bph3 vµ bph4 ®­îc ph¸t hiÖn ë 2 gièng SrilankalÇn l­ît lµ Rathu Heenati vµ Babaw (Lakshminarayana vµ Kush (1997)). Gen lÆn bph5 ®­îc t×m thÊy ë gièng ARC 10550 quy ®Þnh tÝnh kh¸ng víi biotype 4. Nh÷ng ph©n tÝch tiÕp theo ®· ph¸t hiÖn ra gen tréi Bph6 ë gièng Swarnalata. Gen di truyÒn lÆn bph7 ®­îc ph¸t hiÖn ë gièng T12. (PADNa ADN Khush, 1995). Ryoichi Ikeda vµ Duncan A. Vaughan (2006) ®· chia c¸c gièng kh¸ng lµm 4 nhãm: Nhãm Bph1: kh¸ng ®­îc biotype 1 vµ 3, nh­ng nhiÔm víi biotype 2. Nhãm bph2: kh¸ng víi biotype 1 vµ 2 nh­ng l¹i nhiÔm víi biotype 3, vµ nhãm 3: gåm Bph3, bph4, bph8, bph9: kh¸ng ®­îc c¶ 3 nhãm biotype. Cßn 3 gen kh¸c: bph5, Bph6 vµ bph7 chØ quy ®Þnh tÝnh kh¸ng ®èi víi biotype 4. Hai gen tréi, Bph14 vµ Bph15, quy ®Þnh tÝnh kh¸ng rÊt cao ®èi víi biotype rÇy n©u ë Trung Quèc ((Ren et al. 2004;Yang et al. 2004)). Gen tréi Bph17 ®­îc x¸c ®Þnh ë gièng lóa indica Rathu Heenati, Liuhong Sun (2005) còng. Gièng lóa mang gen nµy cã kh¶ n¨ng kh¸ng cao ®èi víi c¶ 4 biotyp rÇy n©u. Gen Bph18 ®­îc x¸c ®Þnh ë dßng lai IR65482-7-216-1-2, mang gen kh¸ng tõ dßng lóa hoang Oryza. Dßng lóa mang gen kh¸ng nµy biÓu hiÖn møc kh¸ng cao ®èi víi biotype rÇy n©u Hµn Quèc (K. K. Jena vµ ctv. (2006)). Cho ®Õn nay, trong sè 18 gen kh¸ng rÇy n©u ®­îc c«ng bè, gÇn mét nöa c¸c gen kh¸ng ®­îc t×m thÊy cã nguån gèc tõ 4 loµi cã hä hµng xa víi loµi lóa hoang Oryza (Yang et al. 2004; K. K. Jena vµ ctv. (2006)). Bph10 ®­îc t×m thÊy ë loµi lóa hoang O. australiensis, bph11, bph12, Bph13, Bph14, Bph15 ®­îc t×m thÊy ë loµi lóa hoang O. Officinalis vµ Bph12 ë loµi lóa hoang O. latifolia (Ishii et al. 1994; Ranganayaki vµ ctv. 2002; Ren vµ ctv. 2004; Yang vµ ctv. 2004). Nh÷ng gen kh¸ng nµy ®· ®­îc x¸c ®Þnh cïng víi c¸c chØ thÞ ph©n tö (K. K. Jena vµ ctv. (2006)) . C¸c locut tÝnh tr¹ng sè l­îng quy ®Þnh tÝnh kh¸ng rÇy n©u còng ®­îc x¸c ®Þnh vµ nh÷ng QTL chÝnh liªn quan ®Õn tÝnh kh¸ng rÇy n©u biotype 1 vµ biotyp 2 còng ®· ®­îc b¸o c¸o ((Alam ADN Cohen 1998; Soundararajan vµ ctv. 2004; Xu vµ ctv. (2002)). Ngoµi ra, tÝnh kh¸ng rÇy n©u do gen tÕ bµo kiÓm so¸t còng ®· ®­îc ph¸t hiÖn ë mét sè gièng lóa trong tù nhiªn (Rao, 1993). ViÖc x¸c ®Þnh c¸c gen kh¸ng rÇy n©u ë n­íc ta còng chØ míi b¾t ®Çu tõ 10 n¨m gÇn ®©y, vµ phÇn lín ®­îc tiÕn hµnh trong khu«n khæ c¸c dù ¸n hîp t¸c víi n­íc ngoµi. N¨m 1997, Bïi ChÝ Böu vµ ctv ®· t×m thÊy hai gen míi kh¸ng rÇy n©u ë loµi lóa hoang O. officinalis ®Þnh vÞ trªn nhiÔm s¾c thÓ sè 3 vµ sè 7. L­u ThÞ Ngäc HuyÒn cïng céng sù (2001) ®· lËp b¶n ®å gen kh¸ng rÇy n©u bphX trªn nhiÔm s¾c thÓ sè 4 ë gièng lóa CR203, ®©y lµ gièng lóa cã tÝnh kh¸ng bÒn ®èi víi c¸c biotype rÇy n©u ë ViÖt nam (Power point). GÇn ®©y nhÊt, n¨m 2003, ThiÒu V¨n §­êng (2003) ®· x¸c ®Þnh ®­îc 2 locut gen kh¸ng rÇy míi bphY (ë dßng DG5) vµ BphZ (ë dßng GC9) ®Þnh vÞ trªn nhiÔm s¾c thÓ sè 4 cña lóa. §©y lµ c¸c dßng lóa cã ph¶n øng kh¸ng kh¸ tèt ®èi víi quÇn thÓ rÇy n©u míi ph©n lËp ë ¤ M«n, CÇn Th¬ (ThiÒu V¨n §­êng vµ ctv. (2003) 1.3. Chän gièng kh¸ng rÇy n©u: 1.3.1. ChiÕn l­îc chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy n©u: Sù thay ®æi liªn tôc cña c¸c quÇn thÓ rÇy n©u vµ ®æ vì tÝnh kh¸ng ë c¸c gièng lóa kh¸ng lµ nh÷ng th¸ch thøc to lín ®èi víi c¸c nhµ chän t¹o gièng lóa. NhiÒu chiÕn l­îc chän t¹o vµ qu¶n lý gièng lóa mang gen kh¸ng ®· ®­îc thùc hiÖn trªn c¸c khu vùc trång lóa trªn thÕ giíi nh»m ph¸t triÓn tÝnh kh¸ng vµ æn ®Þnh quÇn thÓ rÇy n©u. (Khush, (1978)) ®· ®Ò xuÊt hai chiÕn l­îc qu¶n lý gen kh¸ng däc: - Liªn tôc cho ra ®êi nh÷ng gièng míi cã tÝnh kh¸ng ®¬n gen: ChiÕn l­îc nµy kh«ng chØ ®­îc tiÕn hµnh ®èi víi chän t¹o gièng kh¸ng lóa rÇy n©u mµ cßn thµnh c«ng ®èi víi ch­¬ng tr×nh chän gièng lóa mú kh¸ng ruåi Hessian. Mét gen kh¸ng ®¬n ®­îc ®­a vµo mét gièng ®­îc th­¬ng m¹i hãa vµ ®­îc trång phæ biÕn trong vßng mét vµi n¨m. Khi xuÊt hiÖn ®éc tÝnh cña c¸c biotype ®èi víi gièng nµy, lóc ®ã ng­êi ta l¹i thay thÕ b»ng mét gièng kh¸c. - Quy tô mét vµi gen kh¸ng ®¬n: ChiÕn l­îc nµy nh»m quy tô hai hay nhiÒu h¬n c¸c gen kh¸ng vµo cïng mét gièng. §©y lµ chiÕn l­îc ph¸t triÓn chän gièng kh¸ng rÇy n©u cho ®Õn nay. Trong nh÷ng n¨m sau nµy, c¸c nhµ chän gièng ë IRRI ®· ®­a ra mét chiÕn l­îc chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy n©u lµ sù kÕt hîp gi÷a tÝnh kh¸ng däc vµ tÝnh kh¸ng ngang Khush (1984); Slavko (1990); Verma vµ ctv (1999) [109]; [157]; [170]: Khi tÝnh kh¸ng däc bÞ ph¸ hñy th× tÝnh kh¸ng ngang sÏ tiÕp tôc gi÷ n¨ng suÊt ®­îc æn ®Þnh, ®Æc biÖt trong nh÷ng tr­êng hîp gièng cã kh¶ n¨ng chèng chÞu tèt. Ngµy nay, c¸c nhµ chän gièng ®ang cã h­íng t¨ng c­êng tÝnh chèng chÞu trong c¸c ch­¬ng tr×nh lai t¹o gièng kh¸ng víi mong muèn h¹n chÕ sù ph¸t triÓn cña c¸c biotype rÇy n©u míi (Ph¹m ThÞ Mïi, 2001) Trong thùc tÕ, ng­êi ta ®· kÕt hîp mét gen kh¸ng ®¬n víi c¸c gen phô kh¸c víi nhau ®Ó lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng chÞu cña gièng. Gièng IR46 lµ mét thÝ dô ®iÓn h×nh. Gièng nµy mang gen kh¸ng ®¬n Bph1 cung cÊp tÝnh kh¸ng däc ®èi víi rÇy n©u biotype 1 vµ c¸c gen kh¸ng phô cung cÊp tÝnh chèng chÞu ®ång ruéng víi rÇy n©u biotype 2. Còng nhê chiÕn l­îc nµy, Gièng Mudgo ®­îc t¹o ra ë IRRI mang tÝnh kh¸ng rÇy n©u cao trong c¸c thÝ nghiÖm nhµ l­íi vµ ngoµi ®ång ruéng ( Ph¹m ThÞ Mïi, 2001)). §iÒu nµy ®· chØ ra r»ng h­íng chän läc quy tô c¸c gen kh¸ng chÝnh trong mét nÒn gen kh¸ng phô cã ®Æc tÝnh tèt cã thÓ ph¸t triÓn tÝnh kh¸ng bÒn ë c¸c gièng lóa. 1.3.2. C¸c ph­¬ng ph¸p chän t¹o gièng kh¸ng rÇy n©u: 1.3.2.1. Ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn: Lµ ph­¬ng ph¸p t¹o gièng míi tõ tæ hîp lai gi÷a gièng cho n¨ng suÊt cao víi gièng cã tÝnh kh¸ng nh»m n©ng cao n¨ng suÊt c©y trång ®ång thêi t¨ng kh¶ n¨ng chèng chÞu víi s©u bÖnh. Chän läc trong ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn chñ yÕu dùa trªn ®¸nh gi¸ kiÓu h×nh vµ c¸c chØ thÞ h×nh th¸i. ë n­íc ta, chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy n©u theo ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn ®· thu ®­îc nhiÒu thµnh c«ng. N¨m 1999, ViÖn nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn hÖ thèng canh t¸c tr­êng §¹i häc CÇn th¬ trong n¨m 1996-1998 ®· chän ®­îc nhiÒu gièng lóa cã triÓn väng kh¸ng rÇy n©u nh­ MTL56 (IR54742-145), MTL (IR54742-27) (T¹ Minh S¬n, 2001) N¨m 2001, T¹ Minh S¬n vµ ctv. ®· chän t¹o gièng lóa NX30 cã n¨ng suÊt cao æn ®Þnh, chèng chÞu tèt víib¹c l¸, ®¹o «n, rÇy n©u. Ph¹m ThÞ Mïi ®· chän ®­îc 20 gièng kh¸ng rÇy n©u cÊp 3, 62 gièng kh¸ng trung b×nh vµ 6 gièng nhiÔm cÊp 7. Trong ®ã, gièngOM2073-17 kh¸ng rÇy n©u ®· ®­îc ph¸t triÓn trong s¶n xuÊt vµ ®­îc c«ng nhËn khu vùc hãa n¨m 2003. 1.3.2.2. Ph­¬ng ph¸p chän gièng kh¸ng rÇy n©u b»ng kü thuËt nu«i cÊy m«: Tõ n¨m 1975, kü thuËt nu«i cÊy m« thùc vËt ®· ®­îc nghiªn cøu ë ViÖt nam. Tõ biÕn dÞ soma ®¬n lÎ hoÆc cã kÕt hîp víi t¸c nh©n g©y ®ét biÕn ®· t¹o ra nh÷ng dßng lóa cã nhiÒu ®Æc tÝnh tèt trong ®ã cã ®Æc tÝnh chèng chÞu s©u bÖnh kh¸ vµ vÉn gi÷ nguyªn ®­îc ®Æc tÝnh cña gièng lóa gèc (T¹ Minh S¬n, 2001). B»ng kü thuËt nu«i cÊy tói phÊn, Ph¹m ThÞ Mïi (2001) ®· chän ®­îc 6 gièng lóa kh¸ng rÇy n©u cã triÓn väng lµ OM3241-2-63, OM3237-1-18, OM3237-4-14, OM3237-5-15, OM3237-3-10 vµ OM3240-9-29. Trong ®ã, hai gièng OM3241-2-63, OM3240-9-29 ®· ®­îc ®­a vµo s¶n xuÊt thö ë vô §«ng Xu©n vµ HÌ Thu n¨m (NguyÔn V¨n LuËt, 2002) 1.3.2.3. Chän t¹o gièng kh¸ng ®¹o «n b»ng ph­¬ng ph¸p g©y ®ét biÕn Ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ gióp c¸c nhµ chän gièng t¹o nªn mét vµi biÕn ®æi ®Æc hiÖu ë mét vµi tÝnh tr¹ng riªng rÏ, nh»m kh¾c phôc ®­îc mét vµi nh­îc ®iÓm cña gièng mµ kh«ng lµm thay ®æi nh÷ng ®Æc tÝnh quý cña gièng nh­ n¨ng suÊt cao, phÈm chÊt th¬m ngon cña gièng cæ truyÒn tr­íc ®©y. ViÖn Di truyÒn N«ng nghiÖp phèi hîp víi Tr­êng §¹i häc S­ ph¹m I Hµ néi ®· sö dông ph­¬ng ph¸p chiÕu x¹ vµ xö lý hãa chÊt ®Ó t¹o ra gièng nÕp §V2, gièng lóa t¸m th¬m trång ®­îc 2 vô trong n¨m nh­ng vÉn gi÷ ®­îc phÈm chÊt th¬m ngon cña gièng (TrÇn Duy Quý, 1997). T¹i ViÖn lóa §BSCL ®· t¹o ra hai gièng ®ét biÕn TH§B vµ TN§B b»ng ph­¬ng ph¸p g©y ®ét biÕn b»ng tia gamma tõ c¸c nguån gièng ®Þa ph­¬ng. Hai gièng nµy cho n¨ng suÊt cao, kh¸ng rÇy n©u vµ ®¹o «n, phÈm chÊt tèt. 1.3.2.4. Ph­¬ng ph¸p chän t¹o gièng lóa kh¸ng rÇy n©u nhê chØ thÞ ph©n tö: Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ chØ thÞ ph©n tö, c¸c nhµ chän gièng b¾t ®Çu quan t©m nhiÒu h¬n ®Õn vÊn ®Ò vÊn ®Ò chän gièng ph©n tö. Trong chän gièng nhê chØ thÞ ph©n tö, qu¸ tr×nh chän läc ®­îc dùa trªn c¬ së c¸c chØ thÞ ph©n tö liªn kÕt víi c¸c gen quy ®Þnh tÝnh tr¹ng cÇn quan t©m. Chän läc nhê thÞ ph©n tö trong chän gièng ®· trë nªn h÷u hiÖu kh«ng chØ ®èi víi c¸c tÝnh tr¹ng ®­îc ®iÒu khiÓn bëi c¸c gen chÝnh mµ ®èi víi c¶ nh÷ng tÝnh tr¹ng sè l­îng ®­îc ®iÒu khiÓn bëi c¸c gen phô hay c¸c QTLs (Robert Koebner (2003)). HiÖu qu¶ c¶i tiÕn c©y trång sÏ gia t¨ng gÊp nhiÒu lÇn so víi chän gièng cæ ®iÓn, nhê thùc hiÖn chän läc kh«ng cÇn trùc tiÕp trªn tÝnh tr¹ng mong muèn, mµ th«ng qua chØ thÞ ph©n tö liªn kÕt víi tÝnh tr¹ng ®ã (Bïi ChÝ Böu, NguyÔn ThÞ Lang (2004)). Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp thanh läc kiÓu h×nh víi mét khèi l­îng quÇn thÓ lín. Th«ng qua chän läc nhê chØ thÞ ph©n tö, ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc kiÓu h×nh kh¸ng nhiÔm ë ngay thÕ hÖ ph©n ly ®Çu tiªn ë F2, F3. Nh­ vËy, c¸c nhµ chän gièng cã thÓ rót ng¾n thêi gian ®¸nh gi¸ kiÓu h×nh, tËp trung chän läc nh÷ng môc tiªu quan träng kh¸c cã gi¸ trÞ vÒ mÆt kinh tÕ (NguyÔn ThÞ Lang, Bïi ChÝ Böu, (2002)). NÕu so s¸nh víi chän läc kiÓu h×nh, MAS cã thÓ gióp c¸c nhµ chän gièng tiÕt kiÖm tõ 1 ®Õn 16,7 lÇn trong chän läc quÇn thÓ (Knap (1998)). Chän läc nhê chØ thÞ ph©n tö cßn lµ ph­¬ng tiÖn h÷u hiÖu trî gióp ®¾c lùc cho chän gièng truyÒn thèng nh»m kh¾c phôc nh÷ng trë ng¹i mµ c«ng t¸c chän gièng truyÒn thèng rÊt khã gi¶i quyÕt nhê chän läc lo¹i bá ®­îc c¸c t¸c ®éng g©y nhiÔu do c¸c t­¬ng t¸c trong cïng alen hay gi÷a c¸c alen g©y ra – nh÷ng t­¬ng t¸c nµy th­êng kh«ng thÓ ph¸t hiÖn ®­îc b»ng c¸c ph©n tÝch kiÒu h×nh. Ph­¬ng ph¸p nµy cßn ®Æc biÖt hiÖu qu¶ trong tr­êng hîp cÇn ®­a gen lÆn hoÆc thËm chÝ ®­a nhiÒu gen kh¸c nhau vµo mét nÒn gen ­u viÖt. 1.4. mét sè ChØ thÞ ph©n tö th«ng dông ®­îc sö dông trong nghiªn cøu genome vµ chän gièng thùc vËt 1.4.1.ChØ thÞ ph©n tö Sè l­îng c¸c chØ thÞ ADN lµ rÊt lín. C©y trång cã kháang 108 - 1010 nucleotit trong ADN tæng sè. ThËm chÝ, nÕu chØ tÝnh mét sai kh¸c rÊt nhá gi÷a hai c¸ thÓ thÓ ®· dÉn ®Õn mét sè l­îng khæng lå c¸c chØ thÞ ADN gi÷a 2 c¸ thÓ ®ã. VÒ nguyªn t¾c, mét chØ thÞ ADN lý t­ëng lµ chØ thÞ tháa m·n c¸c yªu cÇu sau: B¶n chÊt cho ®a h×nh cao, di truyÒn ®ång tréi, xuÊt hiÖn nhiÒu trong genome, tËp tÝnh chän läc trung tÝnh (tr×nh tù ADN cña c¬ thÓ nµo còng lµ trung tÝnh víi c¸c ®iÒu kiÖn m«i trõ¬ng), dÔ tiÕp cËn, ph©n tÝch nhanh vµ dÔ dµng. Tuy nhiªn, gÇn nh­ kh«ng thÓ t×m thÊy mét CTPT nµo cã thÓ tháa m·n tÊt c¶ nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn. Tïy thuéc vµo nh÷ng nghiªn cøu mµ ng­êi ta sö dông mét hÖ thèng chØ thÞ tháa m·n ®­îc mét sè ®iÒu kiÖn trªn (Nguyen Duy Bay va ctv., 2001). ChØ thÞ ph©n tö th­êng ®­îc ph©n thµnh chØ thÞ dùa trªn c¬ së phÐp lai ADN vµ c¸c chØ thÞ dùa trªn c¬ së ph¶n øng PCR. 1.4.1.1. ChØ thÞ dùa trªn c¬ së lai ADN a. ChØ thÞ RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism - §a h×nh chiÒu dai ®o¹n ph©n c¾t). ChØ thÞ RFLP ®­îc di truyÒn ®¬n gi¶n theo quy luËt Menden. Trong kü thuËt RFLP, enzyme giíi h¹n ®­îc sö dông ®Ó c¾t ADN genome thµnh nhiÒu m¶nh ADN cã ®é dµi kh¸c nhau. Qua qu¸ tr×nh tiÕn hãa, trong ph¹m vi tr×nh tù nhËn biÕt cña mét lo¹i enzym giíi h¹n cã thÓ x¶y ra sù t¸i s¾p xÕp ADN, c¸c ®ét biÕn ®Óm, sù thªm hoÆc mÊt ®o¹n ADN, ®iÒu nµy t¹o nªn sù ®a h×nh gi÷a c¸c c¸ thÓ vµ cã thÓ ph¸t hiÖn ®­îc ®a h×nh nµy khi sö dông kü thuËt RFLP. Sau khi xö lý b»ng enzyme giíi h¹n, c¸c ®o¹n ADN ®­îc ph©n tÝch b»ng ®iÖn di trªn gen agarose vµ ®­a lªn mµng lai. Nh÷ng b¨ng ®Æc hiÖu ®­îc nhËn biÕt b»ng ph­¬ng ph¸p lai ADN víi c¸c ADN mÉu dß ®· ®­îc ®¸nh dÊu. C¸c ADN mÉu dß cã ®é dµi kho¶ng 0,5-3,0kb, ®­îc tæng hîp tõ cADN hoÆc ng©n hµng ADN genome. C¸c chØ thÞ RFLP ®­îc sö dông ®Çu tiªn trong viÖc lËp b¶n ®å di truyÒn vµ ®Õn nay vÉn ®­îc sö dông réng r·i trong nghiªn cøu vÒ genome nhê nh÷ng ­u ®iÓm cña nã. Lµ 1 chØ thÞ ®ång tréi, RFLP rÊt ®¸ng tin cËy trong ph©n tÝch mèi liªn kÕt vµ chän gièng. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng nh÷ng ph¸t hiÖn ®­îc c¸c c¸ thÓ dÞ hîp tö vµ ®ång hîp tö mµ cßn ph¸t hiÖn ®­îc c¸ thÓ ®ång hîp tö tréi vµ ®ång hîp tö lÆn. Tuy nhiªn, chØ thÞ RFLP cã mét h¹n chÕ: kü thuËt RFLP ®ßi hái khèi l­îng ADN lín cña mçi c¸ thÓ trong mçi thÝ nghiÖm (Paterson, 1996), ph­¬ng ph¸p tèn nhiÒu thêi gian, c«ng søc vµ tû lÖ sè b¨ng cho ®a h×nh thÊp, ®iÒu nµy rÊt bÊt tiÖn khi lai gi÷a c¸c loµi cã quan hÖ gÇn gòi. (Lª Duy Thµnh, 2000) b. ChØ thÞ SNP (Single nucleotide polymorphism - §a h×nh cña c¸c nucleotit ®¬n) SNP lµ nh÷ng biÕn d¹ng cña chuçi tr×nh tù ADN ®­îc t×m thÊy víi tÇn suÊt cao nhÊt trong genome ng­êi. Theo ph©n tÝch chi tiÕt chuçi tr×nh tù cu¶ nh÷ng phÇn nµo ®ã trong genome, ADN tõ hai c¸c thÓ kh¸c nhau phÇn lín ®Òu gièng nhau víi sè cÆp base kh¸c biÖt nhau n»m ë trong kho¶ng cho phÐp 500-1000bp. Mét cÆp base ë mét vÞ trÝ nµo ®ã sÏ biÓu thÞ sù kh¸c nhau cña c¸ thÓ cã tÝnh chÊt phæ biÕn, vµ mét cÆp base kh¸c lµ biÕn dÞ, Ýt phæ biÕn h¬n ë cïng mét vÞ trÝ. NÕu cÆp base Ýt phæ biÕn h¬n xuÊt hiÖn nhá h¬n 1% trong quÇn thÓ, ng­êi ta ®Þnh nghÜa vÞ trÝ cÆp base ®ã lµ mét SNP. HiÖn nay, ng­êi ta ®· c«ng bè 3 triÖu SNP trong genome ng­êi (Russell 2002) [Di truyÒn ph©n tö, tr180], nhiÒu h¬n bÊt cø chØ thÞ ph©n tö nµo ®· ®­îc c«ng bè tr­íc ®ã. Kü thuËt SNP ®­îc ¸p dông vµo ®Çu nh÷ng n¨m 2000, tõ genome ng­êi cho ®Õn genome c¸c sinh vËt kh¸c nh­ c©y Arabidopsis, c©y lóa…. C¸c alen cña mét SNP cã thÓ dÔ dµng ®­îc xem xÐt bëi ph©n tÝch lai víi ph©n tö oligonucleotit nµo ®ã. Trong quy tr×nh nµy, mét ®o¹n ng¾n oligonucleotit ®­îc tæng hîp sao cho nã sÏ bæ sung vµo alen phæ biÕn nhÊt t¹i locut SNP. Ph©n tö oligo nµy ®­îc trén víi ADN môc tiªu, vµ møc ®é lai ADN ®­îc hoµn chØnh ë møc ®é cùc kú chÝnh x¸c. SNP cã nh÷ng ­u ®iÓm næi bËt sau: -SNP cã tÝnh chÊt “diallelic” trong quÇn thÓ vµ tÇn suÊt alen cña nã cã thÓ ®­îc ­íc ®o¸n dÔ dµng trong bÊt cø quÇn thÓ nµo, th«ng qua mét lo¹i xÐt nghiÖm kü thuËt - SNP lµ nh÷ng chØ thÞ ph©n tö cã tÝnh æn ®Þnh rÊt cao vÒ mÆt di truyÒn. - NhiÒu kü thuËt ®· ®­îc nghiªn cøu ®Ó t¹o ra SNP theo kiÓu tù ®éng hãa víi sù gióp ®ì cña m¸y tÝnh (Bïi ChÝ Böu, NguyÔn ThÞ Lang., 2004) 1.4.1.2. ChØ thÞ dùa trªn c¬ së nh©n b¶n ADN b»ng c¸c kü thuËt PCR a. ChØ thÞ RAPD (RADNom Amplified Polymophic DNA - TÝnh ®a h×nh c¸c ®o¹n ADN ®­îc nh©n b¶n ngÉu nhiªn). ChØ thÞ RAPD lµ sù khuyÕch ®¹i ngÉu nhiªn c¸c ®o¹n ADN genome víi nh÷ng nhãm måi ®¬n (kháang 6-10nu) (William vµ ctv., 1990). Trong ph¶n øng nµy, mét måi ®¬n g¾n vµo ADN genome ë 2 vÞ trÝ kh¸c nhau trªn sîi bæ trî cña ADN khu«n. Sù ®a h×nh ph¸t hiÖn ®ù¬c khi sö dông kü thuËt RAPD cã thÓ lµ do sù thay ®æi baz¬ nucleotit ë vÞ trÝ g¾n måi, hoÆc sù thªm hay mÊt nucleotit n»m trong vïng khuyÕch ®¹i. Do ®ã, ®a h×nh RAPD th­êng lµ tréi, biÓu hiÖn sù cã mÆt hay v¾ng mÆt cña 1 s¶n phÈm khuyÕch ®¹i tõ mét locut ®¬n. ¦u ®iÓm chÝnh cña chØ thÞ nµy lµ kh«ng ®ßi hái th«ng tin vÒ tr×nh tù ADN, kü thuËt ®¬n gi¶n, chi phÝ thÊp vµ nhiÒu chØ thÞ cã thÓ ®­îc ph©n tÝch trong mét thêi gian ng¾n. Do vËy, kü thuËt nµy ®­îc sö réng r·i trong viÖc lËp b¶n ®å di truyÒn, ph©n tÝch vµ x¸c ®Þnh mèi quan hÖ th©n thuéc gi÷a c¸c thø c©y trång hay gi÷a c¸c c¸ thÓ ®Ó phôc vô trong c«ng t¸c lai t¹o hoÆc ph©n lo¹i. Chóng ®­îc sö dông nh­ nh÷ng CTPT ®Ó x¸c ®Þnh nh÷ng gen kiÓm so¸t hoÆc cã liªn quan ®Õn mét tÝnh tr¹ng nµo ®ã ë c©y trång. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ RAPD th­êng lµ c¸c chØ thÞ tréi cho nªn khi c¸c s¶n phÈm ®­îc khuyÕch ®¹i cã kiÓu dÞ hîp tö th× kh«ng thÓ ph©n biÖt ®ù¬c vµ do ®ã nã kh«ng cã ­u ®iÓm nh­ RAPD lµ chØ thÞ ®ång tréi. Ngoµi ra, ®é nh¹y vµ ®é tin cËy cña RAPD cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn ph¶n øng. (Nguyen Duy Bay vµ ctv., 2001). b. ChØ thÞ AFLP (Aplified Fragment Length Polymorphism - §a h×nh chiÒu dµi c¸c ®o¹n ADN ®­îc nh©n b¶n chän läc) Ph­¬ng ph¸p AFLP lµ sù kÕt hîp viÖc sö dông enzyme giíi h¹n víi khuyÕch ®¹i PRC vµ ph¸t hiÖn ®a h×nh, ®­îc ph¸t minh bëi Zabeau vµ Vos (1993) (Nguyen Duy Bay vµ ctv., 2001). Nguyªn t¾c cña kü thuËt nh­ sau: ADN genome ®­îc c¾t ®ång thêi víi 2 lo¹i enzyme kh¸c nhau thµnh c¸c ®o¹n cã kÝch th­íc kh«ng gièng nhau, trong sè ®ã sÏ cã mét sè ®o¹n mang mét sè ph©n ®o¹n mang c¸c ®Çu mót gièng nhau. NÕu ta sö dông mét sè ®o¹n nèi (adaptor) nh­ nhau cã g¾n thªm 1 hoÆc mét sè oligonucleoitit ®­îc chän läc trøíc ®Ó ®Þnh h­íng cho viÖc g¾n cña c¸c cÆp måi PCR th× tÊt c¶ nh÷ng ®o¹n ADN cã ®Çu mót gièng nhau sÏ ®ù¬c nh©n b¶n. Khi thay ®æi sè l­îng vµ tr×nh tù c¸c oligonucleoitit ®­îc chän läc ë c¸c ®Çu nèi ta cã thÓ nhËn l¹i ®­îc nh÷ng ®o¹n ADN ®ù¬c nh©n b¶n kh¸c nhau. Kü thuËt nµy ®­îc ®¸nh gi¸ lµ nhanh chãng vµ cã hiÖu qu¶ trong viÖc x¸c ®Þnh tÝnh ®a d¹ng ë c©y trång, t¸ch dßng vµ lËp b¶n ®å ph©n tö. Tuy nhiªn, ®a h×nh AFLP lµ do sù cã mÆt hay v¾ng mÆt cña vÞ trÝ g¾n måi vµ lµ chØ thÞ cã b¶n chÊt tréi nªn nã kh«ng cã lîi khi dïng ®Ó lËp b¶n ®å c¸c quÇn thÓ ph©n ly. (Nguyen Duy Bay vµ ctv., 2001) (Lª Duy Thµnh, 2000). c. ChØ thÞ SSR (Simple Sequence Repeats – Sù lÆp l¹i cña tr×nh tù ®¬n gi¶n) SSR lµ nh÷ng ®o¹n lÆp l¹i, ®¬n vÞ lÆp l¹i gåm tõ 2 ®Õn 6 nucleotit, kÝch th­íc mçi locut lµ 20-100bp. ë thùc vËt, tr×nh tù AT/TA ®­îc nh¾c l¹i nhiÒu nhÊt, sau ®ã lµ GA/CT, trong khi ®ã th× tr×nh tù CA/GT l¹i phæ biÕn ë ®éng vËt. Chóng ®­îc sö dông nh­ nh÷ng chØ thÞ ADN trong lËp b¶n ®å di truyÒn. §a h×nh vi vÖ tinh ®­îc ph¸t hiÖn th«ng qua sù nh©n béi ADN hÖ gen nhê sö dông 2 ®o¹n måi bæ trî víi tr×nh tù gÇn kÒ hai ®Çu cña vïng lÆp l¹i. Microsatllites, ph­¬ng ph¸p vi vÖ tinh hay cßn gäi lµ kü thuËt SSR lµ ph­¬ng ph¸p tèt nhÊt ®Ó nghiªn cøu ADN fingerpringting bëi v× sù ®a d¹ng ë møc ®é cao tõ rÊt nhiÒu vïng t­¬ng øng, bao phñ réng kh¾p hÖ gen cña chóng vµ lµ chØ thÞ ®ång tréi. Khi nghiªn cøu c¸c chØ thÞ vi vÖ tinh, ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ cu¶ chóng trªn nhiÔm s¾c thÓ nµo cña loµi nghiªn cøu. Do chØ thÞ vi vÖ tinh cã thÓ dÔ dµng ph©n tÝch b»ng PCR, nªn kü thuËt nµy chØ cÇn mét l­îng nhá mÉu vµ kh«ng tèn kÐm. §Õn nay, h¬n 2500 cÆp måi SSR cña lóa ®· ®­îc phæ biÕn. Nh­îc ®iÓm c¬ b¶n cña chØ thÞ nµy lµ qu¸ tr×nh thiÕt kÕ måi rÊt tèn kÐm mµ mçi lo¹i måi chØ ®Æc tr­ng cho mét loµi. d. ChØ thÞ STS (Sequence Tagged Site – Vïng ®· biÕt tr­íc tr×nh tù) STS lµ mét ®o¹n ADN ng¾n gåm kho¶ng 60-1000bp vµ cã thÓ ph¸t hiÖn ®ù¬c b»ng kü thuËt PCR. Hai ®o¹n måi ®­îc thiÕt kÕ dùa trªn c¸c tr×nh tù nucleotit ®· biÕt gióp ta x¸c ®Þnh ®­îc vïng ADN cÇn t×m kiÕm. C¸c ®o¹n måi STS th­êng chøa kho¶ng 20 nuleotit (dµi h¬n måi cña RAPD) nªn cã tÝnh ®Æc hiÖu cao. Mçi mét STS ®­îc x¸c ®Þnh t¹i mét ®iÓm trªn b¶n ®å nh­ lµ mét mèc trong genome. ë c©y lóa, c¸c STS ®­îc coi nh­ lµ mèc chuÈn. Kü thuËt nµy còng rÊt thuËn lîi cho viÖc nghiªn cøu mèi quan hÖ hä hµng gi÷a c¸c loµi ((Lª Duy Thµnh, 2000)). e. ChØ thÞ RGA (Resistance Gene Analog – Vïng t­¬ng ®ång gen kh¸ng) Khi so s¸nh tr×nh tù ADN cña nh÷ng gen kh¸ng ®· ph©n lËp tõ nhiÒu loµi thùc vËt kh¸c nhau, c¸c nhµ khoa häc ®· thÊy r»ng nh÷ng gen nµy cã chung nh÷ng vïng lÆp l¹i, vÝ dô nh­ vïng nh¾c l¹i giµu leucin (Leucine Rich Repeat: LRR), vïng vÞ trÝ liªn kÕt nucleotit (Nucleotit Binding Site: NBS) vµ vïng protein Kinaza (PK) (Grant vµ ctv., 1995). Nh÷ng vïng nµy ®· ®­îc sö dông trong viÖc x©y dùng mét kü thuËt dùa trªn PCR, ®ã lµ kü thuËt RGA. B¶n chÊt cu¶ kü thuËt RGA lµ nh÷ng cÆp måi ADN ®­îc x©y dùng dùa vµo nh÷ng vïng b¶o tån n»m trong gen kh¸ng. Bëi vËy, s¶n phÈm “nhËn d¹ng” ADN cã thÓ lµ mét vïng hoÆc toµn bé gen kh¸ng. Kü thuËt RGA ®· ®­îc dïng ®Ó t¸ch, lËp b¶n ®å gen kh¸ng vµ m« t¶ ®a d¹ng di truyÒn. (Chen vµ ctv., 1998) . 1.4.2. øng dông cña chØ thÞ ph©n tö trong chän gièng 1.4.2.1. Chän läc nhê chØ thÞ ph©n tö trong chän gièng (MAS) Víi sù ra ®êi cña chØ thÞ ph©n tö, ph­¬ng ph¸p chän läc b»ng chØ thÞ ph©n tö lµ mét c¸ch tiÕp cËn míi gióp tr¸nh ®­îc nh÷ng vÊn ®Ò gÆp ph¶i ë chän gièng truyÒn thèng, b»ng c¸ch thay ®æi h×nh thøc chän läc tõ kiÓu h×nh sang chän läc kiÓu gen mét c¸ch trùc tiÕp hay gi¸n tiÕp. ¦u ®iÓm cña chØ thÞ ph©n tö so víi chØ thÞ h×nh th¸i ChØ thÞ ph©n tö râ rµng kh«ng bÞ ¶nh h­ëng bëi t¸c ®éng m«i tr­êng vµ ®iÒu kiÖn sèng cña c©y trong tÊt c¶ c¸c giai ®o¹n sinh tr­ëng E. Franci vµ ctv. (2005). So víi chØ thÞ h×nh th¸i, chän läc b»ng chØ thÞ ph©n tö cã nh÷ng ­u thÕ sau: 1. KiÓu gen cña c¸c locut chØ thÞ ph©n tö cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh t¹i bÊt kú giai ®o¹n nµo vµ ë bÊt cø møc ®é nµo: tÕ bµo, m« hay toµn bé c¬ thÓ 2. Sè l­îng c¸c chØ thÞ ph©n tö lµ cùc kú lín, trong khi sè l­îng cña chÞ thÞ h×nh th¸i lµ h¹n chÕ. 3. C¸c alen kh¸c nhau cña chÞ thÞ ph©n tö th­êng kh«ng liªn kÕt víi nh÷ng hiÖu øng cã h¹i, trong khi sù ®¸nh gi¸ cña chØ thÞ h×nh th¸i th­êng hay ®i kÌm víi hiÖu øng kiÓu h×nh kh«ng mong muèn. 4. C¸c alen cña c¸c chØ thÞ ph©n tö phÇn lín lµ ®ång tréi, v× thÕ cho phÐp ph©n biÖt mäi kiÓu gen ë bÊt kú thÕ hÖ ph©n ly nµo, cßn c¸c alen cña c¸c chØ thÞ h×nh th¸i th­êng t­¬ng t¸c theo kiÓu tréi-lÆn, do ®ã bÞ h¹n chÕ sö dông trong nhiÒu tæ h¬p lai. 5. §èi víi chØ thÞ h×nh th¸i, c¸c hiÖu øng lÊn ¸t th­êng lµm sai lÖch viÖc ®¸nh gi¸ c¸c c¸ thÓ ph©n ly ë trong cïng mét quÇn thÓ ph©n ly, cßn ®èi víi chØ thÞ ph©n tö, hiÖu øng lÊn ¸t hoÆc céng tÝnh rÊt hiÕm gÆp. §iÒu kiÖn ®Ó øng dông MAS Theo E. Franci vµ ctv. (2005) vµ R. Babu1 vµ ctv. (2004), sù thµnh c«ng cña hÖ thèng chän gièng nhê MAS phô thuéc vµo 3 yÕu tè chÝnh: - B¶n ®å di truyÒn víi mét sè l­îng hîp lý c¸c chØ thÞ ®a h×nh t¹i c¸c vïng t­¬ng ®ång (uniformly-spaced polymorphic markers)) ®Ó ®Þnh vÞ chÝnh x¸c QTLs hay gen quan t©m. - Mèi liªn kÕt chÆt gi÷a chØ thÞ vµ c¸c gen kh¸ng hay c¸c QTLs. - Sù t¸i tæ hîp thÝch hîp gi÷a c¸c chØ thÞ vµ phÇn cßn l¹i cña bé gen. (Adequate recombination between the markers and rest of the genome) (R. Babu1 vµ ctv. (2004)). - Kh¶ n¨ng ®¸nh gi¸ mét sè l­îng lín c¸ thÓ trong mét thêi gian vµ gi¸ thµnh hiÖu qu¶ (E. Franci vµ ctv. (2005)). Thµnh c«ng cña MAS cßn phô thuéc vµo vÞ trÝ cu¶ chØ thÞ so víi gen quan t©m. Cã 3 kiÓu quan hÖ gi÷a chØ thÞ vµ gen quan t©m cÇn ph¶i ®­îc lµm râ (R. Babu1 vµ ctv. (2004)): (i) ChØ thÞ ph©n tö ®­îc ®Þnh vÞ ngay trong ph¹m vi gen quan t©m. §©y lµ tr­êng hîp lý t­ëng nhÊt cho MAS, nh­ng rÊt khã t×m thÊy lo¹i chØ thÞ nµy. (ii) ChØ thÞ linkage disequilibrium (LD) víi gen quan t©m. §©y lµ nhãm chØ thÞ cã khuynh h­íng di truyÒn cïng nhau. Mèi quan hÖ nµy t×m thÊy khi gen vµ chØ thÞ cã kho¶ng c¸ch vËt lý gÇn nhau. Chän läc dùa trªn chØ thÞ nµy gäi lµ LD-MAS. (iii) ChØ thÞ cã mèi c©n b»ng liªn kÕt (linkage equilibrium (LE)) víi gen quan t©m. §©y lµ tr­êng hîp khã tiÕn hµnh øng dông trong MAS . Khi ®Ò cËp ®Õn øng dông chØ thÞ PCR trong chän gièng, Kangle Zheng (1995) còng cho r»ng møc chÝnh x¸c cña MAS phu thuéc vµo mèi liªn kÕt chÆt gi÷a gen quan t©m vµ chØ thÞ ph©n tö. MÆc dï chØ thÞ vµ gen cã mèi liªn hÖ vÒ di truyÒn, nh­ng mèi liªn kÕt nµy cã thÓ bÞ ph¸ vì do cã sù t¸i tæ hîp gi÷a chóng. Kho¶ng c¸ch di truyÒn ph¶n ¸nh tû lÖ t¸i tæ hîp gi÷a gen quan t©m vµ chØ thÞ. V× thÕ, ®Ó cã ®é tin cËy cao, lµm gi¶m sù t¸i tæ hîp gi÷a gen quan t©m vµ chØ thÞ lµ ®iÒu cÇn thiÕt. §iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn khi ¸p dông MAS víi nh÷ng chØ thÞ c¸ch gen quan t©m kh«ng qu¸ 5cM vµ víi nh÷ng nhãm marker n»m vÒ c¶ 2 phÝa cña gen. Theo lý thuyÕt, víi nh÷ng chØ thÞ c¸ch gen trong kho¶ng 5cM, ®é chÝnh x¸c thu ®­îc khi sö dông MAS lµ 99.75% hoÆc cã thÓ cao h¬n. Tuy nhªn, trong ®a sè c¸c tr­êng hîp, dÆc biÖt ®èi víi c¸c tÝnh tr¹ng ®a gen, c¸c gen hay QTL quan t©m ®a phÇn ch­a ®­îc nhËn d¹ng chi tiÕt ë møc ®é ph©n tö. V× thÕ, nh÷ng vïng gen ®­îc chän ®Ó øng dông MAS th­êng lµ c¸c ®o¹n nhiÔm s¾c thÓ chøa gen hay QTL. HiÖu qu¶ chän läc sÏ tèt h¬n nÕu cã 2 chØ thÞ ®a h×nh flanking víi gen quan t©m , hoÆc chØ thÞ n»m trong QTL (nÕu ®o¹n nhiÔm s¾c thÓ cã kÝch th­íc lín h¬n 20cM) ®Ó h¹n chÕ kh¶ n¨ng t¸i tæ hîp hai lÇn gi÷a hai chØ thÞ flanking. øng dông cña MAS §èi víi c¸c nhµ chän gièng, øng dông quan träng nhÊt cña MAS lµ sö dông nh÷ng chØ thÞ ph©n tö cho 3 môc ®Ých sau: - Ph¸t hiÖn gen quan t©m trong c¸c quÇn thÓ. - Ph©n lËp nhanh c¸c c¸ thÓ cÇn quan t©m trong c¸c quÇn thÓ dùa trªn thµnh phÇn cña gen hay c¸c chØ thÞ liªn kÕt víi c¸c alen quan t©m ®èi víi c¸c locut mong muèn. - ChuyÓn mét vïng gen, ®èi víi nh÷ng tÝnh tr¹ng quan t©m ®­îc quy ®inh bëi ®¬n gen hay bëi mét gen chÞu tr¸ch nhiÖm

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docLuan_van_QT.doc
Tài liệu liên quan