1 MỞ ĐẦU 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 Comment [ok1]: Comment [ok2]: Comment [ok3]: Bharathi M. ADN Chelliah S. (1991), Genetics of rice resistance to brown planthopper (Nilapavata lungens Stal) ADN relative contribution of genes to resistanve mechanisms. Rice Genetics II. Proceedings of Second International Rice Genetics Symposium 14-18 May 1990. IRRI, Philipin, pp. 255-261. Comment [ok4]: Ryoichi IKEDA, Duncan A. VAUGHAN, 2006, The distribution of resistance genes to the brown planthopper in rice germplasm. Rice. Rgn. Vol 8. 1-3. Link: http:www.shigen.nig.ac.jp/rice/rgn/vol 8/v8pl/v9p125.html Comment [ok5]: Banerjee P.K. (1996), Insecticide application at early stage of rice cropping season may cause brown planthopper resurgence. Environment ADN Ecology 14, pp. 985-986. Comment [ok6]: Ngô Cường Lực, Lương Thị Phương, Phan Thị Bền, Lương Minh Châu và Cohen M. (1997), Anhr hưởng của giống và thuốc đối với biến động quần thể ràynaauvaf năng suất lúa. Kết quả nghiên cứu khoa học 1977-1997, Viện Lúa ĐBSCL. Nxb. Nông nghiệp TP Hồ Chí Minh, tr. 110- 116. Comment [ok7]: 2 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 Comment [ok8]: K. K. Jena ặ J. U. Jeung ặ J. H. Lee H. C. Choi ặ D. S. Brar (2005). High-resolution mapping of a new brown planthopper (BPH) resistance gene, Bph18(t), ADN marker-assisted selection for BPH resistance in rice ( Oryza sativaL.) Theor Appl Genet (2006) 112: 288–297 3 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. 4 - 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, Comment [ok9]: Cục Bảo vệ Thực vật. Tư liệu về rầy nâu, tập 1, (1980). Viện Bảo vệ Thực vật. Comment [ok10]: Ooi P.A.C. (1992), Biology of the brown planthopper in Malaysia. Jouranal of Plant Protection in the Tropics. 9 (2), pp. 111-115. Comment [ok11]: Comment [ok12]: Nguyễn Công Thuật, (1996), Phòng trừ tổng hợp sâu bệnh hại cây trồng nghiên cứu và ứng dụng, tr: 136-412. 5 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 Comment [ok13]: Situation of Rice Plant Hopper in the North Vietnam, Cục Bảo vệ thực vật, Hội thảo rầy nâu, 2005 Comment [ok14]: 6 tích lúa bị cháy rầy (cháy từng chòm và cháy rộng) là 335ha. Vụ Đông Xuân vừa qua, các tỉnh phía Nam sản xuất trong điều kiện không thuận lợi, sâu bệnh gây hại trên diện rộng. Theo Cục Bảo vệ thực vật, vụ Hè Thu năm 2006, các tỉnh ĐBSCL đã xuống giống được 428.000 ha nhưng đã có 13.500ha bị nhiễm rầy, trong đó có 581ha bị nhiễm rầy nặng (Báo điện tử VNam net). Ngoài tác hại trực tiếp, rầy nâu còn là môi giới truyền bệnh virus nguy hiểm cho cây lúa như bệnh vàng lùn và xoắn lá (Tư liệu rầy nâu, (1980)). Diễn biến của dịch rầy nâu và bệnh vàng lùn xoăn lá trong 2 năm 2005 – 2006 rất phức tạp. Theo báo cáo của Bộ trưỏng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, vụ Đông Xuân năm 2006 vừa qua, sản lượng lúa ở ĐBSCL đã bị thụt giảm 660 nghìn tấn do dịch vàng lùn và xoắn lá được lây truyền do rầy nâu bùng phát (Báo điện tử VNam net). Trong vụ Hè Thu năm 2006, đã có 73.000ha bị nhiễm bệnh, chiếm 12% tổng diện tích xuống giống ở 22 tỉnh thành phía Nam (Nguyễn Hữu Huân, (2006)) Do sự thiệt hại do rầy nâu gây ra lớn như vậy, nên từ hơn 40 trước đây, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm sinh học của rầy nâu ở Nhật Bản (Harukava, (1951); Hirao (1952); Kisimoto (1965); Mochida (1964); Suenaga và Nakatsuda (1958), ở Phlipin (Bae và Pathak (1970)) và ở Đài Loan (Tao (1965)). 1.1.2. Đặc điểm hình thái, sinh vật học của rầy nâu Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của rầy nâu Pha trứng: Trứng thường được đẻ trên các phần gốc của cây lúa, chủ yếu ở trong các bẹ lá khi cây lúa còn xanh, và ở các phiến lá, giữa gân chính chỗ dày nhất, khi lúa đã vàng. Trứng xếp thành hàng 10-15 quả (tư liệu rầy nâu). Độ Comment [ok15]: Nguyễn Hữu Huân. 2006. Dịch vàng lùn xoăn lá - Nguy cơ gây thiếu gạo. Báo điện tử VNam net ra ngày 25/10/2006 Comment [ok16]: Harukawa, C. (1951), Effects of environmental temperature upon rice leafhoppers. Botyu-kagayu 16 (1), pp: 1-11. Comment [ok17]: Hirao, J (1952), ionomics of the two injurios planthoppers in a paddy field ADN suitable timing of insecticide application. Bull. Chugoku National. Agr. Expt. Sta. Ser. E. 7: pp: 19-48 Comment [ok18]: Kisimoto, R (1960), The hopperburn injury formation of the brown planthopper, Jap. J, Plant Prot, 14, pp: 377-382. Comment [ok19]: Mochida, O (1964), Oviposition in the brown planthopper, Nilaparvata lungens (Stal) (Hom: Auchenorrhycha), 1, Oviposition ADN environmental factors with special reference to temperature ADN rice plant, Bull. Kyushu Agr. Expt. Stal, 10, pp: 257- 285. Comment [ok20]: Suenaga, H. ADN Nakatsuka (1958), Review of forecasting theoccurrences of rice planthopper ADN leafhoppers in Japan , Byogaityu-Haseiyoustu- Tokubetu Hokuku, p: 1 - 453. Comment [ok21]: Bae, S.H., ADN M.D. pathak (1970), Life history of Nilaparvata lungens (Homoptera: Delphacidae) ADN susceptibility of rice varieties to its attacks, Amm. Entom. Soc, Amer, 63, p: 149-155. Comment [ok22]: Tao, C.H (1965), Studies on biology of brown planthopper (Nilaparvata lungens) Stal. ADN its chemical control measures (in Chinese). Ann. Rpt. Taiwan Agric, Res. Insti, p 86. 7 lớn của trứng phụ thuộc vào các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa. Khi mật độ rầy lên cao, chúng sẽ đẻ trứng trên các phần phía trên của cây lúa (Mochida, 1977). Một ổ trứng thường có từ 5 - 30 quả. Trứng có dạng hình ống hơi cong. Trứng mới đẻ có màutrắng đục. Về sau những mô trứng sẽ khô di và có màu vàng nâu (Cục Bảo vệ Thực vật,). Pha ấu trùng Có 5 tuổi ấu trùng đã được phân biệt bởi kích thước và hình dạng ngực (ngực trứoc và ngực sau)(Mochida, 1977). Giai đoạn phát triển của ấu trùng kéo dài từ 10-15 ngày (Nguyễn Công Thuật, 1989). Rầy non (rầy cám) thường tập trung gần gốc lúa, ít di động, khi thấy động bò quanh gốc lúa (Tư liệu rầy nâu). Rầy non thích hợp rộng với các môi trường khác nhau ở các vùng ôn đới và nhiệt đới. Rầy duy trì hoạt động ở nhiệt độ từ 10-32 o C (Suenaga, 1963) Pha trưởng thành Ở dạng trưởng thành, rầy có màu nâu, rầy cái to hơn rầy đực. Rầy cái có đuôi nhọn, có ống đẻ trứng trên mặt bụng, màu sắc ở phần bụng nhạt hơn phần trước. Rầy đực có thân hình trụ, đuôi bằng, cánh hơi trong mờ. Chúng có hai dạng hình thái là cánh dài (Macopterous) và cánh ngắn (Brachypterous). Chế độ ăn uống quyết định dạng cánh của rầy nâu. Rầy cánh dài thường xuất hiện ở những điều kiện sinh sống không thích hợp và rầy cánh ngắn thường xuất hở những nơi có điều kiện thuận lợi. (Rầy nâu và biện pháp phòng trừ). Ngoài ra, rầy nâu còn là vectơ truyền bệnh vàng lùn và xoắn lá thông qua con đường chích hút. Vòng đời Vòng đời của một lứa rầy nâu từ 20-30 ngày, tuỳ thuộc vào thời vụ Comment [ok23]: Mochida, O (1977), Taxonomy ADN biology of Nilaparvata lungens (Hom. Delphacidae), In Brown Planthopper Symposium, International Rice Res. Conf. April 18-22, 1997 at IRRI. Los Banos, Philipines, p: 55 Comment [ok24]: Cục Bảo Vệ Thực vật ()Rầy nâu và Biện pháp phòng trừ Comment [ok25]: Nguyễn Công Thuật (1989), Một số kết quả nghiên cứu rầy nâu Nilẩpvât lingén và tuyển chọn giống lúa kháng rầy nâu, Luận văn Tiến sỹ. Viện KHKTNN Việt Nam. Comment [ok26]: Suenaga, H (1963), Analytical studies on the ecology of two species of planthopper, the whitebacked planthopper (Sogatella furcifara, Horvath) ADN brown planthopper (Nilaparvata lungens Stal) with special reference to their outbreaks. Bull. Kyushu Agr., Seatica. (8), 1-152. 8 phát sinh. Trong vụ xuân, vòng đời rầy nâu khoảng 25 - 30 ngày, trong vụ mùa thường 20 - 25 ngày. ở nhiệt độ từ 17-20,2 o C, vòng đời của rầy nâu có thể kéo dài tới 50-55 ngày (Nguyễn Công Thuật (1989). Rầy nâu sau khi trở thành trưởng thành 3 - 5 ngày sau sẽ đẻ trứng. Giai đoạn đẻ trứng từ 6 - 8 ngày. Trứng phát dục từ 7 đến 11 ngày. Thời gian rầy non từ 12 - 14 ngày. Tuổi 1 của rầy non là 2 – 3 ngày (Cục Bảo vệ Thực vật, 1982 ). Phạm vi hoạt động của rầy trong khoảng từ 9 o C đến 30 o C đối với con đực cánh dài và 10-30 o C đối với con cái cánh dài (Mochida và Okada (1979)). Ở nhiệt độ 33 o C tỷ lệ chết của ấu trùng tăng (Nguyễn Công Thuật, 1989, Suenaga (1963); Bae và Pathak (1970)). Ở nhiệt độ không thích hợp sẽ ảnh hưởng đến sự đẻ trứng và tuổi thọ của rầy cái trưởng thành. Trong năm, trung bình có 7 lứa rầy nâu. Sự xuất hiện của rầy nâu phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và sự sinh trưởng của cây trồng 1.1.3. Cách thức gây hại của rầy nâu Rầy nâu có quanh năm trên đồng ruộng nhưng thường hại đáng kể ở thời kỳ lúa con gái và thời kỳ đòng (Cục Bảo vệ Thực vật, 1982). Rầy nâu gây haị chủ yếu ở các phần phía dưới của cây lúa bằng cách chích hút nhựa cây và ăn các phần libe của bẹ lá lúa. Cả hai pha trưởng thành và ấu trùng đều tấn công cây lúa ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào. Rầy phá hại nhẹ sẽ làm giảm chiều cao cây, sức sống của cây, số nhánh trên cây và số hạt chắc trên bông. Ở mật độ cao, chúng có thể làm lúa chết từng đám, thường gọi là “cháy rầy” (Athwal và Pathak (1972); Hinckley (1963); Kisimoto (1960)…). Triệu chứng cháy rầy trên cây lúa biểu hiện ở các lá phía dưới ngả màu vàng, sau đó lan rộng ra tất cả các phần khác của cây, làm cho cây lúa chuyển màu vàng nâu và chết. Sự phát triển của rễ và những hoạt động về sinh lý của bộ Comment [ok27]: Mochida, O (1977), Taxanomy ADN biology of Nilaparvata lungens (Hom. Delphacidae), In Brown planthopper Symposium. International Rice Res. Conf. April 18-22, IRRI, Los Banos, Philippines, p 55. Comment [ok28]: Bae. S.H., ADN M.D. Pathak (1970), Life history of Nilaparvata lungens (Homoptera: Delphacidae) ADN susceptibility of rice varieties to its attacks Amm. Entom. Soc, Amer, 63: 149-155. 9 rễ cũng bị giảm xuống đột ngột ở những cây bị hại (Cagambang và ctv. (1974)). Rầy nâu có đặc điểm phân bố không đồng đều trong ruộng lúa theo kiểu co cụm, các ổ rầy khá riêng biệt (Trần Huy Thọ và Nguyễn Công Thuật (1989). Rầy trưởng thành và rầy non bám vào bẹ lá phần gốc lúa, khi mật độ cao, chúng có thể tập trung lên cả phần lá đòng và cổ bông lúa (Nguyễn Công Thuật và Nguyễn Văn Hành (1980). 1.1.4. Các biotype của rầy nâu Theo Trần Đình Long và ctv. (1997)[], các chủng khác nhau của một loài côn trùng được gọi là kiểu sinh học (biotyp). Mặc dù sự phát sinh các biotype mới ở côn trùng có tần số 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 biotype rầy nâu mới đã hình thành và kèm theo đó là sự thay đổi độc tính của các quần thể rầy nâu đã làm cho nhiều giống lúa kháng rầy trước đây trở nên nhiễm. Đến nay các nhà khoa học đã phân lập được 4 biotyp rầy phân bố tại các vùng trồng lúa trên thế giới. - Biotyp 1: Là loại rầy nâu phổ biến trên đồng ruộng tại Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế, chỉ có thể sống và gây hại trên các giống lúa không mang gen kháng rầy. - Biotyp 2: Có thể sống và gây hại trên những giống lúa mang gen Bph1 hoặc không mang gen kháng, nhưng không phá hại được trên những giống mang gen bph2. - Biotyp 3: Sống và phá hại được trên những giống lúa mang gen bph2, nhưng không phá hại được trên giống mang Bph1 hoặc Bph3. - Biotyp 4: Là loại rầy nâu chỉ thấy ở khu vực Nam Á (Ấn Độ, Comment [ok29]: Cagmpang, G.B., M.D. Pathak, ADN B. O. Juliano (1974). Metabolic changes in the rice plants during infestation by brown planthopper, Nilaparvata lungens (Homoptera: Dephacidae), App 1. Entom. Zool. (9), 174-184. Comment [ok30]: Comment [ok31]: Trần Huy Thọ, Nguyễn Công Thuật (1989), Nghiên cứu sinh học, sinh thái của rầy nâu Nillaparvata lungens ở Đồng Bằng, Trung Du Bắc Bộ, Kết quả nghiên cứu KHKT, Viện Bảo vệ Thực vật 1979- 1989, Nxb. Nông nghiệp, 9-14. Comment [ok32]: Nguyễn Công Thuật và Nguyễn Văn Hành., (1980), Một số kết quả nghiên cứu rầy nâu hại lúa các tỉnh phía Nam (1977-1979), Kếtquả nghiên cứu BVTV, Viện BVTV, Nxb Nongnghiệp, 78-102, Comment [ok33]: Trần Đình Lon, Mai Thạch Hoành, Hoàng Tuyết Minh, Phùng Bá Tạo và Nguyễn Thị Trâm (1997). Gióa trình “Chọn giống cây trồng”. Nxb. Nông nghiệp, 276 tr. Comment [ok34]: 10 Srilanka và Bangladesh) có độc tính cao hơn so với các biotype rầy nâu ở khu vực Đông Nam Á. (Lưu Thị Ngọc Huyền, 2001) (Ryoichi, 2006). Như vậy, các biotype rầy nâu được phân biệt chủ yếu bởi phản ứng khác nhau giữa chúng với các giống lúa kháng. Ngoài sự khác biệt trên, theo đánh giá của các tác giả Hàn Quốc, các biotype rầy còn khác nhau còn khác nhau về hình thái chân và thuỳ bên ở bụng (Goh và ctv, 1993). Tuy nhiên, những nghiên cứu của Saxena và ctv (1991) cho thấy giữa các biotype chỉ có sự khác biệt rất nhỏ về biến động alen qua khảo sát 20 locut enzyme. Ngoài ra, những nghiên cứu về đa dạng di truyền các biotype rầy nâu dựa trên cơ sở chỉ thị phân tử RAPD cũng cho thấy: mặc dù tồn tại sự đa dạng di truyền giữa các cá thể rầy nâu với nhau, nhưng không có băng ADN nào đặc thù cho từng biotype. Hay nói một cách khác, theo kết quả phân tích đa dạng di truyền trên cơ sở chỉ thị phân tử RADP, các biotype rầy nâu hoàn toàn đồng nhất với nhau (Shufran và Whalon, 1995). Nghiên cứu đặc điểm của các biotype rầy nâu di chuyển từ vùng này sang cùng khác cho thấy độc tính của chúng không ổn định (Xiao, 1998). Những nghiên cứu về khả năng gây độc ở rầy hoang dại trên hai giống lúa Thai Col (mang gen kháng rầy bph8) và Pokkali (mang gen kháng rầy Bph9) cho thấy chúng trở nên có khả năng gây độc tính khi được nuôi liên tục từ 9 – 15 thế hệ trên chính các cây chủ mang gen kháng đặc hiệu (Ketipearachi và ctv, (1998)). Biến động độc tính của quần thể rầy nâu ở Việt Nam là đáng lo ngại. Trong những năm 1976 - 1977, quần thể rầy nâu ở ĐBSCL đã chuyển từ biotype 1 sang biotype 2. Còn ở Đồng Bằng Sông Hồng, quân thể rầy nâu cũng đã chuyển dịch từ biotype 1 sang biotype 2 vào năm 1987 – 1988 (Nguyễn Công Thuật và ctv, (1996). Do vậy, các giống lúa Comment [ok35]: Goh H.G., Saxena R.C., Barion A.A., Choi K.M ADN Kim J.Ư. (1993) Variations in leg characters among three biotypes of the brown planthopper, Nilaparvata lungens Stal in Korea. Korean Journal of Applied Entomology 32, pp. 68-75. Comment [ok36]: Saxena R.C., Demayo C.G ADN Barion D.a. (1991), Allozyme variation among biotypes of the brown planthopper, Nilaparvata lungens (Stal), in the Philippines. Biochem. Genet. 29, 115-123. Comment [ok37]: Shufran K.A. ADN Whalon M.E. (1995), Genetic analysis of brown planthopper biotypes using rADNom amplified polymorphic DAN ADN polymerase chain reaction (RAPD-PCR), Insect Science ADN its Application 16, 27-33. Comment [ok38]: Xiao Y.F., Gu Z.Y., Qiu G., Lu B. ADN Wang Y.Q (1998), Track monitorinf of the biotype of brown planthopper (Nilaparvata lungens) immigrating into rice field in Jiang Huai region. Acta Entomologica Sinica. 41, 275-279. Comment [ok39]: Ketipearachi Y., Kaneda C. ADN nakamura C. (1998), Adaption of brown planthopper (BPH), Nilaparvata lungens (Stal) (Homoptera: Delphacidae), to BPH resistant rice cultivars carrying bph8 or Bph9. Applied Entomology ADN Zoology 33, 497-505. Comment [ok40]: Nguyễn Công Thuật, Hoàng Phú Thịn và Đăcngj Thị Bình (1996), Kết quả nghiên cứu biotype rầy nâu ở Đồng Bằng Song Cửu Long và Đồng Bằng Sông Hồng 1990- 1995. Nxb. Nông nghiệp, 13-22. [...]... Xa21 nhờ chỉ thị phân tử, dòng lúa này cho khả năng kháng đạo ôn, kháng bạc lá tốt và đang được trồng thử nghiệm Feng Wang và ctv (2005) đã ứng dụng chọn lọc nhờ các chỉ thị SSR trong quy tụ thành công 2 gen kháng đạo ôn Pi-1 và Pi-2 vào dòng lúa khử đực mẫn cảm nhiệt độ BL122 1.5 NHỮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ THỊ PHÂN TỬ LIÊN KẾT GEN KHÁNG RẦY NÂU VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG KHÁNG RẦY NÂU Comment... Phân tích di truyền tính kháng rầy nâu của giống lúa hoang nhờ Marker phân tử, Kết quả nghiên cứu khoa học 19771997, Viện lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long Nxb Nông nghiệp 18 nhiễm sắc thể số 4 của lúa Đây là các dòng lúa có phản ứng kháng khá tốt đối với quần thể rầy nâu mới phân lập ở Ô Môn, Cần Thơ (Thiều Văn Đường và ctv (2003) 1.3 CHỌN GIỐNG KHÁNG RẦY NÂU: 1.3.1 Chiến lược chọn tạo giống lúa kháng rầy. .. nhờ chỉ thị phân tử trong chọn giống (MAS) Với sự ra đời của chỉ thị phân tử, phương pháp chọn lọc bằng chỉ thị phân tử là một cách tiếp cận mới giúp tránh được những vấn đề gặp phải ở chọn giống truyền thống, bằng cách thay đổi hình thức chọn lọc từ kiểu hình sang chọn lọc kiểu gen một cách trực tiếp hay gián tiếp Ưu điểm của chỉ thị phân tử so với chỉ thị hình thái Chỉ thị phân tử rõ ràng không bị... chỉ thị phân tử, các nhà chọn giống bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến vấn đề vấn đề chọn giống phân tử Trong chọn giống nhờ chỉ thị phân tử, quá trình chọn lọc được dựa trên cơ sở các chỉ thị phân tử liên kết với các gen quy định tính trạng cần quan tâm Chọn lọc nhờ thị phân tử trong chọn giống đã trở nên hữu hiệu không chỉ đối với các tính trạng được điều khiển bởi các gen chính mà đối với cả những tính... chỉ thị phân tử ở lúa được phát hiện (P Kaushal và ctv (2004) Tuy nhiên, những nghiên cứu chỉ thị phân tử liên kết gen kháng rầy nâu ở lúa mới chỉ được bắt đầu chưa đầy một thập kỷ và vẫn đang được tiến hành Năm 1994, Ishii và ctv đã tiến hành nghiên cứu xác định chỉ thị liên kết gen kháng rầy nâu được đưa từ loài lúa hoang O australiensis vào lúa trồng O sativa (IR65482-4-136-2-2), kháng với rầy nâu. .. pháp mới trong chọn tạo giống cây t rang Nxb Nông nghiệp Hà nội tr: 255-258 bằng phương pháp gây đột biến bằng tia gamma từ các nguồn giống địa phương Hai giống này cho năng suất cao, kháng rầy nâu và đạo ôn, phẩm chất tốt 1.3.2.4 Phương pháp chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu nhờ chỉ thị phân tử: Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chỉ thị phân tử, các nhà chọn giống bắt đầu quan tâm nhiều... lúa NX30 có năng suất cao ổn định, chống chịu tốt vớibạc lá, đạo ôn, rầy nâu Phạm Thị Mùi đã chọn được 20 giống kháng rầy nâu cấp 3, 62 giống kháng trung bình và 6 giống nhiễm cấp 7 Trong đó, giốngOM2073-17 kháng rầy nâu đã được phát triển trong sản xuất và được công nhận khu vực hóa năm 2003 1.3.2.2 Phương pháp chọn giống kháng rầy nâu bằng kỹ thuật nuôi cấy mô: Từ năm 1975, kỹ thuật nuôi cấy mô thực... quy tụ các gen kháng chính trong một nền gen Comment [ok77]: Phạm Thị Mùi, 2001, Nghiên cứu chọn tạo giống lúa khágn rầy nâu cho vùng đồng bằng sông cửu Long, Luận văn tiến sỹ Hà nội 1924 kháng phụ có đặc tính tốt có thể phát triển tính kháng bền ở các giống lúa 1.3.2 Các phương pháp chọn tạo giống kháng rầy nâu: 1.3.2.1 Phương pháp cổ điển: Là phương pháp tạo giống mới từ tổ hợp lai giữa giống cho năng... gen kháng đơn: Chiến lược này nhằm quy tụ hai hay nhiều hơn các gen kháng vào cùng một giống Đây là chiến lược phát triển chọn giống kháng rầy nâu cho đến nay Trong những năm sau này, các nhà chọn giống ở IRRI đã đưa ra một chiến lược chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu là sự kết hợp giữa tính kháng dọc và tính kháng ngang Khush (1984); Slavko (1990); Verma và ctv (1999) [109]; [157]; [170]: Khi tính kháng. .. kháng rầy nâu: Sự thay đổi liên tục của các quần thể rầy nâu và đổ vỡ tính kháng ở các giống lúa kháng là những thách thức to lớn đối với các nhà chọn tạo giống lúa Nhiều chiến lược chọn tạo và quản lý giống lúa mang gen kháng đã được thực hiện trên các khu vực trồng lúa trên thế giới nhằm phát triển tính kháng và ổn định quần thể rầy nâu (Khush, (1978)) đã đề xuất hai chiến lược quản lý gen kháng dọc: . 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 3 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. 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