Xác định sự hiện diện của các gen avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn löa magnaporthe oryzae ở vùng đồng bằng sông Cửu Long

Kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Sè 5/2018 51 9. IPCC, 2009. https://www.ipcc.ch/report/ar5/ 10. Kalode, MB, 1976. Brown plant-hopper in rice and its control. Journal Indian Farming, 27 (5):3-5. 11. MONRE, 2012. Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam. Bộ Tài nguyên và Môi trường. 12. Pielow E.C, 1977. Mathematical ecology, John Wileyson, New York, p. 385. 13. Prasannakumar NR, Subhash C, Madan PS, 2012. Assessment of Impact of climate change with reference to elevated CO2 on rice brown plant hopper, Nilaparvata lugens (Stal) and crop yield. Journal of Current science 103(10):1201-1205. 14. Rao YC, Li YY, Qian Q. Recent progress on molecular breeding of rice in China. Plant Cell Rep. 2014;33:551–564 15. Zeng Yunyun, Wenkun H, Li S, 2012. Effects of elevated CO2 on the nutrient compositions and enzymes activities of Nilaparvata lugens nymphs fed on rice plants. Journal of Science China. Life sciences 55(10):920-6. Phản biện: TS. Đào Thị Hằng XÁC ĐỊNH SỰ HIỆN DIỆN CỦA CÁC GEN AVIRULENCE TRÊN CÁC MẪU NẤM GÂY BỆNH ĐẠO ÔN LÖA Magnaporthe oryzae Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Determining the Presence of Avirulence Genes from Rice Blast Fungus Samples of Magnaporthe oryzae in the Mekong River Delta, Viet Nam Nguyễn Thị Hiền 1 , Nguyễn Bảo Quốc 2 Ngày nhận bài: 24.08.2018 Ngày chấp nhận: 17.09.2018 Abstract Blast disease caused by Magnaporthe oryzae is one of the most devastating diseases of rice worldwide. One of the most effective control strategies to this disease is against recognized AVR genes following the “gene for gene concept”. As the result, evaluation of AVR genes distribution and diversification in M. oryzae population has an important role in understanding gene for gene interaction to find solution for rice blast control. The screening results of 20 fungal isolates showed that AVR- Pik, ACE1- at, ACE1- ks were present on the most of isolated samples; and AVR-Pia, AVR-Pii, AVR-PWL2 had lowest appearance. The resuls shoewd that the distribution of Avirulence genes on M. oryzae in the Mekong River Delta provinces indicated that the distribution of the AVR gene group was most diverse in Tien Giang province, especially on Nang hoa 9 rice cultivar with 6/7 AVR (ACE1- at, ACE1- ks, Pik, Pita, Pia và Pii). This result plays a very important role in understanding the diversity of AVR genes that can facilitate the breeding and selection of blast disease resistant rice varieties and effective measures to control the rice blast disease. Keywords: Rice blast disease, Magnaporthe oryzae, AVR distribution, Mekong River Delta, Viet Nam. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * Bệnh đạo ôn là một trong những bệnh hại có ý nghĩa kinh tế lớn nhất ở các nước trồng lúa trên thế giới cũng như Việt Nam. Bệnh do nấm Magnaporthe oryzae gây ra (Dai et al., 2010). Bệnh có thể xuất hiện trên lá, đốt thân, cổ bông hoặc những phần khác trên bông, đôi khi cả trên hạt và có thể gây hại ở tất cả các giai đoạn sinh 1. Viện Bảo vệ thực vật; Học viên cao học. Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh- 2. Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh trưởng của cây lúa. Mức độ phát sinh, gây hại của nấm gây bệnh đạo ôn M. oryzae và sự phân bố gen Avirulence phụ thuộc vào điều kiện sinh thái, cơ cấu giống, chế độ canh tác của từng vùng và điều kiện thời tiết khí hậu. Triệu chứng bệnh có biểu hiện sau khi bị lây nhi m bởi nấm gây bệnh đạo ôn M. oryzae với điều kiện duy trì tình trạng ướt lá trong 20 giờ liên tục (Asai et al., 1967). Theo kết quả nghiên cứu của Kuribayashi et al (1952), nếu ẩm độ không khí trên 90% kéo dài là điều kiện thích hợp cho sự phát tán của bào tử nấm. Những nghiên cứu sự đa dạng của các chủng BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học 52 đạo ôn từ các loại mầm bệnh gây ra vết bệnh, 9 gen AVR đã được nhân bản bao gồm AVR- Pita, AVR- CO39, PWL1, PWL2, ACE1, AVR- Pizt, AVR- Pia, AVR- Pii và AVR- Pik /km /kp (Sweigard et al., 1995; Farman et al., 1998; Orbach et al., 2000; Fudal et al., 2005; Li et al., 2009). Từ những nghiên cứu về AVR, người ta cho rằng sự khác biệt về gen AVR có thể dẫn đến các tỷ lệ thích ứng khác nhau dựa trên vai trò của sự chọn lọc xảy ra trong tự nhiên. Đó là lý do có thể giải thích tại sao sự hiện diện thường xuyên/vắng mặt đa hình và chuyển dịch trên bộ gen được phát hiện trong gen AVR. Những kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc thường xuyên xóa các gen avirulence có thể là cơ chế chính của sự thích ứng nhanh chóng giữa độc tính của các tác nhân gây bệnh đối với cây ký chủ. Các dịch chuyển gen AVR có thể liên quan đến sự phục hồi thường xuyên thông qua sự chuyển giao từ các cá thể khác, cho thấy tính di động rõ rệt của AVR có thể là cơ chế quan trọng dựa trên sự thích ứng nhanh chóng đối với gen R thực vật (Thanyaluk S. et al., 2017). Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có nhiều khảo sát sự phân bố gen AVR trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn. Chính vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là xác định sự hiện diện và phân bố của các nhóm gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn M. oryzae trên các giống lúa được trồng phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mẫu nấm và mẫu bệnh Tổng cộng 20 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn được phân lập. Các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn được thu ở 8 giống lúa gieo sạ phổ biến trong vụ Đông xuân 2017- 2018 tại đồng bằng sông Cửu Long. Thông tin của các mẫu nấm phân lập được thể hiện trong bảng 1. Phương pháp phân lập mẫu nấm gây bệnh đạo ôn theo phương pháp đơn bào tử. Từ vết bệnh trên lúa bao gồm: mẫu (lá lúa, cổ lá và cổ bông) có vết bệnh điển hình được rửa sạch bằng nước vòi, sau đó bằng nước cất vô trùng. Lá bệnh, cổ lá bệnh, cổ bông bị bệnh sạch được thấm khô bằng giấy thấm vô trùng, ủ trong đĩa petri có sẵn nước cất vô trùng. Sau 15 - 18 giờ, bào tử nấm đạo ôn mới hình thành nhiều trên vết bệnh. Chạm nhẹ vết bệnh trên bề mặt môi trường WA úp ngược. Với hỗ trợ của kính hiển vi, các đơn bào tử được chuyển bằng kim thủy tinh sang đĩa môi trường WA mới. Sau 1 ngày, bào tử nấm đang nảy mầm được chuyển sang môi trường PDA để được mẫu nấm thuần. Bảng 1. Danh sách mẫu nấm phân lập gây bệnh đạo ôn lúa STT Ký hiện mẫu nấm Giống lúa Khu vực thu mẫu Vị trí lấy mẫu 1 LCM-AG OM4900 Chợ Mới - An Giang lá 2 CLTT- LA IR46-25 Thủ Thừa- Long An cổ lá 3 CLGC- TG OM5451 Gò Công- Tiền Giang cổ lá 4 CLTN- CT IR50404 Thốt Nốt- Cần Thơ cổ lá 5 CBTN- CT IR50404 Thốt Nốt- Cần Thơ cổ bông 6 CBTC- AG JASMINE85 Tân Châu- An Giang cổ bông 7 CBCP- AG RVT Châu Phú - An Giang cổ bông 8 CBCP- AG ĐTM126 Châu Phú - An Giang cổ bông 9 CBTH- LA IR46-25 Thạnh Hóa- Long An cổ bông 10 CLTH- LA IR46-25 Thạnh Hóa- Long An cổ lá 11 LTT- LA IR46-25 Thủ Thừa- Long An lá 12 LTT- LA IR46-25 Tân Trụ- Long An lá 13 LBM- VL OM5451 Bình Minh- Vĩnh Long lá 14 CBTB- VL OM4900 Tam Bình - Vĩnh Long cổ bông 15 CBTP- TG IR46-25 Tân Phước- Tiền Giang cổ bông 16 CLTP- TG IR46-25 Tân Phước- Tiền Giang cổ lá 17 CBTN- ĐT OM4900 Tam Nông - Đồng Tháp cổ bông 18 LGCĐ- TG Nàng Hoa 9 G. Công Đông- Tiền Giang lá 19 CLTM- ĐT OM4900 Tháp Mười- Đồng Tháp cổ lá 20 CBGC- TG Nàng Hoa 9 Gò Công- Tiền Giang cổ bông Kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Sè 5/2018 53 2.2 Chiết DNA từ nấm đạo ôn Sợi nấm trên bề mặt đĩa thạch được cạo ra cho vào ống Eppendorf. Sau đó cho dung dịch nitơ lỏng vào dùng chày và nghiền tơ nấm thành bột để sử dụng trong ly trích DNA. Các bước ly trích DNA sợi nấm được thực hiện như sau: Bước 1: cạo 0,5 gam sợi nấm Bước 2: Thêm vào 200 µl lysis buffer trước khi vortex 10 s, ủ 65 o C/ 1 giờ Bước 3: Bổ sung 300 µl PCR sau đó ly tâm 13.000 v/8 phút Bước 4: Hút 300 µl dịch nổi + 100 µl chloroform và ly tâm 1400v/ 5 phút Bước 5: Hút 200 µl dịch nổi tủa DNA 100 µl isopropanol, lắc nhẹ, ly tâm 14000 v/10 phút Bước 6: Cho 480 µl Ethanol (70%) 2 lần vào hỗn hợp. Sau đó ly tâm 13000 v/10 phút loại bỏ dịch nổi để khô tự nhiên Bước 7: Đổ 50 µl TE buffer bảo quản -20 o C 2.3 Xác định sự hiện diện của các nhóm gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae Phương pháp PCR với các mồi RAPD được thực hiện trên máy PCR (Eppendorf, Đức) với tổng thể tích là 20 µL/mẫu gồm những thành phần sau: DNA (100 ng/µL)- 1µL; mồi RAPD (10 pmol)- 1,2µL, Master Mix 2X- 10 µL; ddH2O- 7,8 µL. Trong đề tài này chúng tôi đã sử dụng các nghiên cứu đã được công bố trước đây trong bảng 2. Các sản phẩm PCR được sử dụng trên gel agarose 1% trong dung dịch TBE có chứa redsafe và được quan sát dưới máy chụp ảnh gel. Bảng 2. Trình tự của các gen AVR sử dụng trong nghiên cứu Tên gen Trình tự mồi Kích thước Tài liệu tham khảo AVR-Pita 5’GAC CCG TTT CCG CCT TTA TT-3’ 881 bp Huang et al., 2014 5’GAT TCC CTC CAT TCC AAC AC-3’ AVR-PWL2 5’CTC CGC CAC TTT TCT CAT TC-3’ 438 bp Huang et al., 2014 5’GCC CTC TTC TCG CTG TTC AC-3’ AVR-Pik 5’GTC AAC CAA GCG TAA ACC TC-3’ 342 bp Huang et al., 2014 5’CGA TTC AGA AGT TAG GCA TT-3’ AVR-Pii 5’GAG GCC GAT ATG TTA CGA TT-3’ 213 bp Huang et al., 2014 5’CTC TGC TCT CAC GCT TTA CC-3’ AVR-Pia 5’GCC GCT AGC TGT ATA GAC AA-3’ 276 bp Huang et al., 2014 5’TCA TCG TCG AGT GGT GTA GG-3’ ACE1-at 5’GAG GTG CCA GAT ATG TCG TC-3’ 12694 bp Huang et al., 2014 5’GGA TGA GCA GAT GAG CAA CA-3’ ACE1-Ks 5’GCA CCT TGA CGT TTG AAC AG-3’ 12694 bp Huang et al., 2014 5’TGA GTT TGC ATT GAG CGA GT-3’ 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định sự phân bố của các nhóm gen Avirulence trên các mẫu phân lập nấm gây bệnh đạo ôn M. oryzae tại đồng bằng sông Cửu Long Mặc dù cho đến nay có hơn 80 gen kháng bệnh đạo ôn đã được xác định trên nhiều giống lúa khác nhau, nhiều gen kháng này mất tính kháng trong một thời gian ngắn vì có sự biến đổi cao của các gen không độc AVR trên các chủng nấm đạo ôn (Ballini et al., 2008). Điều này chỉ ra sự thích ứng rất nhanh trên thực tế của các chủng nấm gây bệnh đạo ôn trên lúa (Jia et al., 2000). Lý do để giải thích điều này là vì trong tự nhiên các gen AVR có thể thường xuyên bị đột biến bao gồm sự mất đi một số nucleotide, thay thế các nucleotide v.vảnh hưởng đến hoạt động của các gen AVR (Dai et al., 2010) Trong nghiên cứu này, việc khảo sát sự hiện diện của các gen AVR trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập được thực hiện bằng phương pháp PCR với các cặp mồi của các gen AVR- Pita, AVR- PWL2, AVR- Pik, AVR- Pii và AVR- Pia, AVR- ACE1- at, và AVR ACE1- ks (Huang et al., 2014). Các gen AVR được dùng BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học 54 để khảo sát vì chúng có mức độ đa dạng về mặt di truyền rất cao và có khả năng biến đổi theo hoàn cảnh môi trường (Yoshida et al., 2009). Ví dụ như gen AVR- Pii nằm vùng di truyền không ổn định có thể dẫn đến đoạn gen bị mất đi hoặc xảy ra quá trình “chuyển gen ngang”. Kết quả phân tích PCR cho thấy tỷ lệ xuất hiện khác nhau của các gen AVR trên tất cả các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập ở (Hình 1). Ba gen AVR- Pik, AVR- ACE1- at và AVR- ACE1- ks có mặt ở 18/ 20 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập thu được ở đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả này xác nhận lại nghiên cứu của (Huang et al., 2014) về sự đa dạng di truyền của nhóm gen AVR-Pik luôn cao hơn so với các gen AVR còn lại. Các gen AVR- Pita, AVR- PWL2, AVR- Pii, AVR- Pia có số mẫu nấm gây bệnh đạo ôn xuất hiện theo thứ tự lần lượt tương ứng là (2/20; 1/20; 1/20; 1/20) mẫu. Điều này cho thấy rằng các gen AVR- Pia và AVR- Pii có mặt trong các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn được lấy mẫu ở mức độ xuất hiện rất ít. Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của (Huang et al., 2014). Điều này chỉ ra rằng sự đa dạng hiện diện và không hiện diện có thể xảy ra ở các vị trí locus AVR trong các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập. Từ kết quả phân tích mẫu nấm gây bệnh đạo ôn cho thấy sự phân bố nhóm gen AVR như sau: AVR- Pik là nhóm gen có số mẫu nấm gây bệnh đạo ôn xuất hiện nhiều nhất với 18/20 mẫu. Sự phân bố của nhóm gen này xuất hiện trong hầu hết các mẫu nấm phân lập tại tất cả các tỉnh thành, chỉ có 2 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn cổ bông không xuất hiện trong nhóm gen AVR- Pik là ở huyện Thốt Nốt- tỉnh Cần Thơ và tại huyện Thạnh Hóa- tỉnh Long An. AVR- Pita, AVR- Pii, AVR- Pia và AVR- PWL2 là những nhóm gen xuất hiện ít nhất trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn. Kết quả khảo sát ở nhóm gen AVR- Pita có 2 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn xuất hiện trên lá và cổ bông ở huyện (Gò Công Đông và Gò Công)- tỉnh Tiền Giang. AVR- Pii chỉ xuất hiện ở duy nhất 1 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn tại huyện Gò Công- tỉnh Tiền Giang. AVR- Pia có 1 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn xuất hiện trên cổ bông ở huyện Gò Công- tỉnh Tiền Giang. Còn gen AVR- PWL2 chỉ xuất hiện trên mẫu nấm gây bệnh đạo ôn cổ lá ở huyện Thủ Thừa- tỉnh Long An. Hình 1. AVR- PCR trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn thu tại đồng bằng sông Cửu Long Ghi chú: Ký hiệu mẫu tƣơng ứng với ký hiệu trong bảng 1. Ladder là thang DNA 1kb (GeneRuler 1kb, Thermo Scientific) 3.3 Đánh giá sự phân bố của các gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở từng địa phƣơng Đánh giá biến đổi di truyền là một cơ chế phân tử chính để hiểu sự tiến hóa của gen AVR và sự tiến hóa của M. oryzae và lúa. Các nghiên cứu trước đây đã báo cáo sự không ổn định của một số gen AVR, có vị trí gần với nhi m sắc thể không ổn định ở các vùng telomere bao gồm AVR- Pita, AVR- Pik, AVR- Pia và AVR- Pii (Yoshida et al., 2009; Dai et al., 2010; Chuma et al., 2011). Hơn nữa, một phần tử chuyển tiếp tại một trong hai promoter hoặc vùng mã hóa tạo ra alen có độc tính mới. Ví dụ, một chất vận chuyển Retrontransposon 1,9 kb được chèn vào trong exon cuối cùng của gen ACE1 (Fudal et al., Kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Sè 5/2018 55 2005). Yếu tố Pot3 được chèn vào vùng promoter AVR- Piz-t và trong AVR- Pita ở cả vùng promoter và mã hóa (Li et al., 2009). Tuy nhiên, kết quả hiện tại cho thấy rằng gen PWL2 không có biến đổi di truyền hay sự đa dạng di truyền. Kết quả tương tự nghiên cứu từ 62 chủng nấm gây bệnh đạo ôn ở Trung Quốc cho thấy sự đa dạng di truyền gần và không có sự khác biệt về vị trí địa lý (Huang et al., 2014). Gen PWL2 có mức biến đổi di truyền thấp do chức năng quan trọng của sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong sự xâm nhi m tế bào cây lúa và tế bào nấm từ tế bào bị nhi m sang các tế bào không xâm lấn lân cận (Khang et al., 2010). Tần suất AVR- Pii trong mẫu bệnh đạo ôn hại lúa ở Thái Lan cho thấy sự thay đổi rõ rệt về bộ gen trong quần thể nấm. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng gen AVR- Pii có mức độ biến đổi di truyền cao do chèn nhiều dịch chuyển trong bộ (Chuma et al., 2011). AVR- Piz-t cho rằng sự mất mát/ đạt được tần số gen có thể là quá trình tiến hóa, cho thấy AVR- Piz-t đã tiến hóa cùng các gen kháng phản ứng với khái niệm “gen đối gen”. Từ việc phân tích các trình tự mã hóa của ba gen AVR- PWL2, AVR- Pii và AVR- Piz-t, kết quả hiện tại cho thấy các giống lúa của Thái Lan có mức độ đa dạng di truyền thấp. Điều này tương tự như những báo cáo của (Chen et al., 2013) cho thấy sự đa dạng thấp trong vùng AVR- Piz-t ORF trong bệnh đạo ôn của Trung Quốc. Mặc dù cả AVR- Pii và AVR- Piz-t đã được tiết lộ có mức độ đa hình nucleotide thấp, AVR- Pii cho thấy sự chọn lọc cao và các biến thể này có thể tạo ra các tính thích nghi mới. Kết quả này cho thấy áp lực chọn lọc là một cơ chế phổ biến cho sự thích nghi và biến đổi nhanh của gen AVR. Tương tự như một nghiên cứu gần đây của (Kasetsomboon et al., 2013) báo cáo tính đa dạng di truyền cao của vùng mã hóa AVR- Pita có 15 haplotypes trong số 30 chủng phân lập của Thái Lan là dưới áp lực lựa chọn dương. Kết quả khảo sát sự phân bố của các gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở bảng 3 tại các tỉnh có một số nhận xét như sau: Mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở tỉnh (An Giang, Đồng Tháp và Vĩnh Long) có sự xuất hiện của 3 nhóm gen Avirulence (ACE1- at, ACE1- ks và Pik) với tất cả các mẫu phân lập lần lượt là (2, 4, 2 mẫu). Tại tỉnh Cần Thơ với 2 mẫu nấm cũng có sự xuất hiện của 3 nhóm gen trên nhưng ở nhóm gen AVR- Pik chỉ xuất hiện 1 mẫu phân lập. Tại tỉnh Long An: ghi nhận với 5 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn có 4/7 nhóm gen Avirulence trong đó có 1 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn xuất hiện gen AVR- PWL2. Các nhóm gen còn lại AVR (ACE1- at, ACE1- ks, Pik) có 4/5 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn. Tại tỉnh Tiền Giang: ghi nhận với 5 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn có 6/7 nhóm gen Avirulence. Đây cũng là tỉnh có sự phân bố của các nhóm gen đa dạng nhất trong các tỉnh được thu thập và phân tích mẫu. Tuy nhiên, các nhóm gen gây bệnh đạo ôn nhiều nhưng xuất hiện tập chung nhất vẫn là nhóm gen AVR (ACE1- at, ACE1- ks và Pik) với số mẫu xuất hiện là (4, 4, 5). Các nhóm gen AVR- Pita số mẫu xuất hiện là 2, và AVR- Pia, AVR- Pii xuất hiện 1 mẫu. Ba nhóm gen này cũng không xuất hiện tại các tỉnh khác. Bảng 3. Sự phân bố của các gen AVR trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở các địa phƣơng Tỉnh Số mẫu Phân bố AVR tại các địa phương phân lập ACE1-at ACE1-ks Pia pii pik pita PWL2 An Giang 4 4 4 0 0 4 0 0 Cần Thơ 2 2 0 0 1 0 0 0 Đồng Tháp 2 2 2 0 0 2 0 0 Long An 5 4 4 0 0 4 0 1 Tiền Giang 5 4 4 1 1 5 2 0 Vĩnh Long 2 2 2 0 0 2 0 0 3.4 Đánh giá sự phân bố của các gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở từng giống lúa Kết quả khảo sát sự phân bố của các gen Avirulence trên các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở hình 2 trên các giống lúa trồng phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long như sau: BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học 56 Mẫu nấm gây bệnh đạo ôn ở giống lúa (ĐTM126, IR50404, JASMINE 85, OM4900, OM5451, RVT) có sự xuất hiện của 3 nhóm gen Avirulence (ACE1- at, ACE1- ks và Pik) với tất cả các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập đều có sự xuất hiện của 3 nhóm gen này. Trên giống lúa IR46-25: ghi nhận trên bảy mẫu đạo ôn có 4/7 gen Avirulence. Trong đó: có gen AVR- PWL2 chỉ xuất hiện duy nhất trên một mẫu nấm gây bệnh đạo ôn cổ lá. Các gen AVR (ACE1- at, ACE1- ks) xuất hiện sáu mẫu, AVR- Pik có xuất hiện năm mẫu. Các nhóm gen xuất hiện trên lá, cổ bông và cổ lá. Trên giống lúa Nàng hoa 9: có 2 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn với 6/7 gen Avirulence. Đây cũng là giống lúa có sự phân bố của các nhóm gen đa dạng nhất trong các giống lúa được thu thập và phân tích mẫu. Tuy nhiên, các nhóm gen gây bệnh đạo ôn xuất hiện 1/2 mẫu là nhóm gen AVR (ACE1- at, ACE1- ks, Pia và Pii). Các nhóm gen AVR- Pita và Pik xuất hiện 2/ 2 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn. Ba nhóm gen AVR (Pia, Pii, Pita) cũng không xuất hiện trên các giống lúa khác . Từ các kết quả trên cho thấy: sự hiện diện của các nhóm gen Avirulence là rất đa dạng và nằm rải rác trên các giống lúa. Hiểu được sự phân bố, thành phần và tính năng của AVR genes trong quần thể tự nhiên từ các giống lúa trồng phổ biến sẽ có phương án quản lý bệnh đạo ôn một cách hữu hiệu nhất. Hình 2. Phân bố của các gen AVR trên các giống lúa 4. KẾT LUẬN Ứng dụng Avirulence đánh giá phân tích mức độ đa dạng các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn thu tại đồng bằng sông Cửu Long. Ba gen AVR-Pik, AVR- ACE1- at và AVR- ACE1- ks xuất hiện ở 18/ 20 mẫu nấm gây bệnh đạo ôn phân lập, điều này cho thấy sự phổ biến của các nhóm gen đối với các mẫu nấm gây bệnh đạo ôn đã khảo sát. Ngoài ra gen AVR (Pita, Pia, Pii và PWL2) có xuất hiện nhưng rất ít cho thấy sự đa dạng của các chủng đạo ôn. Sự phân bố của các nhóm gen Avirulence ở từng địa phương cho thấy: Tỉnh Tiền Giang là tỉnh có sự phân bố của các nhóm gen Avirulence phức tạp nhất với 6/7 nhóm gen (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik, AVR- Pita, AVR- Pia và AVR- Pii). Tiếp đến là tỉnh Long An với 4/7 nhóm gen (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik và AVR- PWL2,). Các tỉnh còn lại chỉ có 3/7 nhóm gen xuất hiện phổ biến (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik). Sự phân bố của các nhóm gen Avirulence trên các giống lúa cho thấy: giống lúa Nàng Hoa Kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Sè 5/2018 57 9 là giống lúa có sự phân bố của các nhóm gen Avirulence phức tạp nhất với 6/7 nhóm gen (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik, AVR- Pita, AVR- Pia và AVR- Pii). Tiếp đến là giống lúa IR46-25 với 4/7 nhóm gen (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik và AVR- PWL2,). Các giống lúa còn lại chỉ có 3/7 nhóm gen xuất hiện phổ biến (AVR- ACE1- at, AVR- ACE1- ks, AVR- Pik). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Asai G.N., Jones M.W., Rorie F.G., 1967. Influence of certain environmental factors in the field on infection of rice by Pyricularia oryzae. Phytopathology: 237 - 241. 2. Chen H., He H., Zhou F., Yu H., Deng X.W., 2013b. Development of genomics-based genotyping platforms and their applications in rice breeding. Curr. Opin. Plant Biol. 16: 247-254. 3. Chuma I., Isobe C., Hotta Y., Ibaragi K., Futamata N., Kusaba M., Yoshida K., Terauchi R., Fujita Y., Nakayashiki H., Valent B., Tosa Y., 2011. Multiple Translocation of the AVR-Pita Effector Gene among Chromosomes of the Rice Blast Fungus Magnaporthe oryzae and Related Species. PLoS Pathogens 7 4. Dai et al., 2010. Diversification and evolution of the avirulence gene AVR-Pita1 in field isolates of Magnaporthe oryzae. Fungal Genet. Biol. 47: 973- 980. 5. Farman M.L., Leong S.A., 1998. Chromosome walking to the AVR1-CO39 avirulence gene of Magnaporthe oryzae. Discrepancy between the physical and genetic maps. Genetics 150(3):1049 - 1058. 6. Flor H.H., 1971. Current status of the gene-for-gene concept. Annu.Rev. Phytopathol 9: 275 - 296. 7. Fudal I., Bohnert H.U., Tharreau D., Lebrun M.H., 2005. Transposition of MINE, a composite retrotransposon, in the avirulence gene ACE1 of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae. Fungal Genet Biol 2005, 42(9): 761 - 772. 8. Huang j., Weina Si, Qiming Deng, Ping Li and Sihai Yang, 2014. Rapid evolution of avirulence genes in rice blast fungus Magnaporthe oryzae: 1471- 2156. 9. Kasetsomboon T., Kate-Ngam S., Sriwongchai T., Zhou B., Jantasuriyarat C., 2013. Sequence variation of avirulence gene AVR-Pital in rice blast fungus Magnaporthe oryzae 12: 617 - 628. 10. Khang C.H., Berruyer R., Giraldo M.C., et al., 2010. Translocation of Magnaporthe oryzae effectors into rice cells and their subsequent cell- to- cell movement. Plant Cell 22: 1388 - 1403. 11. Kuribayashi K., Ichikawa H., 1952. Studies on the forecasting of the rice blast disease in Japanese: 229. 12. Li W., Wang B., Wu J., Lu G., Hu Y., Zhang X., Zhang Z., Zhao Q., Feng Q., Zhang H., 2009. The Magnaporthe oryzae avirulence gene AVR Piz- t encodes a predicted secreted protein that triggers the immunity in rice mediated by the blast resistance gene Piz-t. Mol Plant-Microbe Interact 22(4): 411 - 420. 13. Orbach M.J., Farrall L., Sweigard J.A., Chumley F.G., Valent B., 2000. A telomeric avirulence gene determines efficacy for the rice blast resistance gene Pi-ta. Plant Cell 12(11): 2019 - 2032. 14. Sweigard J.A., Carroll A.M., Kang S., Farrall L., Chumley F.G., Valent B., 1995. Identification, cloning, and characterization of PWL2, a gene for host species specificity in the rice blast fungus. Plant Cell 7: 1221 - 1233. 15. Yoshida K., Saitoh H., Fujisawa S., Kanzaki H., Matsumura H., Yoshida K., Tosa Y., Chuma I., Takano Y., Win J., 2009. Association genetics reveals three novel avirulence genes from the rice blast fungal pathogen Magnaporthe oryzae. Plant Cell 21(5): 1573 - 1591. Phản biện: TS. Nguyễn Huy Chung và TS. Trịnh Xuân Hoạt