B GIÁO D C VÀ ðÀO T O
TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I
------------------
NGÔ TH H NG GIANG
KH O SÁT, ðÁNH GIÁ NGU N GEN M T S
GI NG
LÚA N P NĂNG SU T, CH T LƯ NG, KHÁNG B NH
B C LÁ VÀ ð O ÔN B NG CH TH PHÂN T
LU N VĂN TH C SĨ
HÀ N I - 2013
DNA
B GIÁO D C VÀ ðÀO T O
TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I
------------------
NGÔ TH H NG GIANG
KH O SÁT, ðÁNH GIÁ NGU N GEN M T S
GI NG
LÚA N P NĂNG SU T, CH T LƯ NG, KHÁNG B NH
B C LÁ VÀ ð O ÔN B NG CH TH PHÂN T
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGH SINH H C
MÃ S : 60.42.02.01
NGƯ I HƯ NG D N KHOA H C:
PGS.TS. PHAN H U TÔN
HÀ N I - 2013
DNA
L I CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan s li u và k t qu nghiên c u trong lu n văn này là
trung th c và chưa h ñư c s d ng ñ b o v m t h c v nào.
Tôi xin cam ñoan m i s giúp ñ cho vi c th c hi n lu n văn này ñã
ñư c c m ơn và thông tin trích d n ñã ñư c ch rõ ngu n g c.
Tác gi lu n văn
Ngô Th H ng Giang
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
ii
L I C M ƠN
ð hoàn thành t t ñ tài th c t p t t nghi p này ngoài s n l c, ph n ñ u
c a b n thân, tôi còn nh n ñư c r t nhi u s giúp ñ c a th y, cô giáo, gia ñình, b n
bè và ngư!i thân.
Tôi xin chân thành bày t" lòng bi t ơn sâu s#c t$i th y giáo PGS. TS. Phan
H u Tôn, ngư!i ñã chu ñáo, t n tình tr c ti p hư$ng d n, giúp ñ chúng tôi trong
su t th!i gian th c t p và hoàn thành lu n văn t t nghi p này.
ð ng th!i cũng xin chân thành c m ơn các th y giáo, cô giáo, cán b trong
B môn Công ngh sinh h c
ng d ng, Khoa Công ngh sinh h c- ðH Nông
Nghi p Hà N i ñã t o ñi u ki n thu n l i cho tôi trong th!i gian th c t p t t nghi p.
Qua ñây, tôi cũng xin g i l!i c m ơn ñ n gia ñình, b n bè và nh&ng ngư!i
luôn bên c nh ñ ng viên, quan tâm giúp ñ tôi trong su t quá trình h c t p và th c
hi n ñ tài này.
Tôi xin trân tr ng c m ơn!
Hà N i, ngày 02 tháng 08 năm 2013
Tác gi lu n văn
Ngô Th H ng Giang
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
iii
M CL C
L!i cam ñoan
ii
L!i c m ơn
iii
M cl c
iv
Danh m c các ch& vi t t#t và kí hi u
vii
Danh m c b ng
viii
Danh m c hình
ix
Tóm t#t
x
M
1
ð U
1
ð't v n ñ
1
2
M c ñích và yêu c u
2
Chương 1 T!NG QUAN TÀI LI U
3
1.1
Ngu n g c và phân lo i lúa
3
1.1.1
Ngu n g c
1.1.2
Phân lo i
3
1.2
Khai thác ngu n gen lúa ñ a phương
4
1.2.1
Hi n tr ng ngu n gen lúa ñ a phương
4
1.2.2
Các hư$ng s d ng ngu n gen ñ a phương
5
1.2.3
Nguyên nhân m t mát ngu n gen
6
1.3
Ch n gi ng lúa ch t lư ng cao
7
1.3.1
Nghiên c u v ch t lư ng g o
7
1.3.2
Hư$ng ch n t o và tình hình ch n t o gi ng lúa ch t lư ng cao (
nư$c ta
14
1.4
Ch n gi ng lúa kháng b nh b c lá
16
1.4.1
Tác h i c a b nh
16
1.4.2
Tri u ch ng b nh
17
1.4.3
Nguyên nhân gây b nh
17
1.4.4
ð'c ñi m phát sinh, phát tri n và các y u t
nh hư(ng ñ n s phát
sinh, phát tri n c a b nh
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
18
iv
1.4.5
Cơ s( khoa h c c a ch n gi ng lúa kháng b c lá
19
1.5
Ch n gi ng lúa kháng b nh ñ o ôn
25
1.5.1
Tác h i c a b nh
25
1.5.2
Cơ s( c a tính kháng b nh ñ o ôn.
26
1.5.3
)ng d ng ch th phân t trong nghiên c u và ch n t o gi ng kháng
b nh ñ o ôn
27
Chương 2 V T LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C"U
28
2.1
V t li u
28
2.2
Th!i gian nghiên c u
28
2.3
ð a ñi m nghiên c u
28
2.4
N i dung nghiên c u
28
2.5
Phương pháp
28
2.5.1
Thí nghi m ngoài ñ ng ru ng
28
2.5.2
Thí nghi m ñánh giá ch t lư ng
30
2.5.3
Ki m tra kh năng mang gen kháng b nh b c lá b*ng phương pháp lây
nhi+m nhân t o
2.5.4
33
Ki m tra kh năng mang gen kháng b nh ñ o ôn b*ng phương pháp
lây nhi+m nhân t o
34
2.5.5
)ng d ng ch th DNA xác ñ nh kh năng ch a các gen
35
2.6
Phương pháp x lý s li u
38
Chương 3 K T QU VÀ TH O LU N
40
3.1
K t qu ñánh giá tính tr ng nông sinh h c
40
3.1.1
Th!i gian sinh trư(ng
40
3.1.2
Chi u cao cây, chi u dài bông và m t s ñ'c ñi m v lá ñòng
42
3.1.3
S nhánh t i ña, s nhánh h&u hi u, ki u ñ, nhánh
47
3.1.4
Năng su t và các y u t c u thành năng su t
50
3.2
M t s ch tiêu xác ñ nh ch t lư ng g o
53
3.2.1
Các ch tiêu liên quan t$i ch t lư ng thương trư!ng c a g o
53
3.2.2
ðánh giá ch t lư ng xay xát
58
3.2.3
Các ch tiêu liên quan t$i ch t lư ng n u nư$ng c a g o
60
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
v
3.3
K t qu ñánh giá kh năng kháng b nh b c lá
65
3.3.1
K t qu lây nhi+m nhân t o
65
3.3.2
K t qu PCR ki m tra gen kháng b c lá
67
3.3.3
So sánh k t qu PCR v$i k t qu lây nhi+m nhân t o
69
3.4
K t qu ñánh giá kh năng kháng b nh ñ o ôn.
72
3.4.1
K t qu lây nhi+m nhân t o
72
3.4.2
K t qu PCR ki m tra gen kháng ñ o ôn
72
3.4.3
So sánh k t qu lây nhi+m nhân t o v$i k t qu PCR
73
3.5
Gi$i thi u m t s m u gi ng lúa có tri n v ng
74
K T LU N VÀ ð# NGH
76
1
K t lu n
76
2
ð ngh
76
TÀI LI U THAM KH O
78
PH L C
81
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
vi
DANH M C CÁC CH
VI T T$T VÀ KÍ HI U
Ký hi%u t&t
CNSH
NST
NSTN
IRG
Công ngh sinh h c
Nhi+m s#c th
Năng su t ti m năng
International Rice Genbank - ngân hàng gen cây lúa Qu c t
IRRI
AFLP
BAC
BAD2
Internationnal Rice Research Institute – Vi n nghiên c u lúa qu c t
Amplified Fragment Length Polymorphic ADN
Bacterial Artificial Chromosome - nhi+m s#c th nhân t o c a vi khu-n
Enzyme betaine aldehyde dehydrogenase 2
EDTA
EAP
ESP
Ethylendiamine tetra acetic acid
External antisense primer – m i ngo i biên c a c'p m i phát hi n gen fgr
External sense primer – m i ngo i biên c a c'p m i phát hi n gen fgr
IFAP
INSP
PCR
RFLP
RADP
SDS
SNPs
SSRs
Tris-HCl
N'i dung
Internal fragrant antisense primer – m i n i biên c a c'p m i phát
hi n gen fgr
Internal non-fragrant sense primer – m i n i biên c a c'p m i phát
hi n gen fgr
Polymerase chain reaction – ph n ng chu i trùng h p, k. thu t ch
th phân t nh*m nhân m t ño n DNA ñã bi t trư$c.
Restriction fragment length polymorphism – s ña hình v chi u dài
c a nh&ng ño n c#t gi$i h n.
Randomly amplified polymorphism – ña hình các ño n DNA ñư c
nhân ng u nhiên
Sodium dodecyl sulphate
Single nucleotide polymorphisms – hi n tư ng ña hình ñơn nucleotide
Simple sequence repeats – k. thu t ch th phân t nh*m nhân ho'c
lai các ño n l'p DNA nguyên b n
(Tris hydroxylmethyl) amino methane
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
vii
DANH M C B NG
STT
Tên b ng
Trang
1.1
Thi t h i năng su t do b nh ñ o ôn.
26
3.1
Th!i gian sinh trư(ng c a các m u gi ng lúa (ngày)
41
3.2
Chi u cao cây t i ña, chi u dài bông, chi u dài, chi u r ng lá ñòng
43
3.3
S nhánh t i ña, s nhánh h&u hi u và ki u ñ, nhánh
48
3.4
Năng su t và các y u t c u thành năng su t
51
3.5a
Chi u dài và d ng hình g o xay
54
3.6b
D ng n i nhũ, ñ b c b ng c a n i nhũ, màu s#c h t g o
57
3.7
T/ l g o l t, g o tr#ng
59
3.8
Mùi thơm, nhi t ñ hóa h và hàm lư ng amylose
63
3.9
Ph n ng c a các dòng ñ0ng gen v$i các ch ng vi khu-n
65
3.10
So sánh k t qu xác ñ nh gen kháng b*ng PCR và lây nhi+m nhân t o
70
3.11
So sánh k t qu xác ñ nh gen kháng b*ng PCR và lây nhi+m nhân t o
73
3.12
Các m u gi ng lúa có tri n v ng
75
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
viii
DANH M C HÌNH
STT
1.1
Tên hình
Trang
Ho t ñ ng c a h 4 m i ñư c mô t trong nghiên c u c a Bradbury
và c ng s (2005).
11
3.1a
Thí nghi m xác ñ nh nhi t ñ hóa h , ñ phân h y ki m
60
3.2b
Thí nghi m xác ñ nh hàm lư ng amylose
61
3.3c
ði n di s n ph-m PCR gen thơm
62
3.3
Hình nh lây nhi+m nhân t o c a các dòng ñ0ng gen
66
3.4a
ði n di s n ph-m PCR gen Xa4, s d ng c'p m i MP2
67
3.4b
ði n di s n ph-m PCR gen Xa7, s d ng c'p m i P3
68
3.4c
ði n di s n ph-m PCR gen xa5, s d ng c'p m i RG556 trư$c khi
enzyme
3.4d
3.5
68
ði n di s n ph-m PCR gen xa5, s d ng c'p m i RG556 sau khi
enzyme DraI
68
ði n di s n ph-m PCR xác ñ nh m u gi ng mang gen Pi-ta
72
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
ix
TÓM T$T
M t trong nh&ng m c tiêu ch n t o gi ng lúa hi n nay là t o ra các gi ng lúa
v1a có năng su t cao, ch t lư ng t t và có kh năng kháng b nh b c lá, ñ o ôn.
Theo phương pháp truy n th ng, ñ ñánh giá ch t lư ng g o ngư!i ta ñã ti n hành
xác ñ nh các ch tiêu liên quan t$i ch t lư ng xay xát, ch t lư ng n u nư$ng và ch t
lư ng thương trư!ng c a g o như ño hàm lư ng amylose, ki m tra nhi t ñ hóa
h ... Còn ñ xác ñ nh kh năng kháng b nh b c lá và ñ o ôn, các nhà khoa h c ñã
ñưa ra phương pháp lây nhi+m nhân t o. Tuy nhiên, hi u qu c a các phương pháp
này còn r t h n ch . V$i s phát tri n c a CNSH, ñ'c bi t là vi c ng d ng marker
phân t trong ch n t o gi ng lúa ñã cho phép chúng ta nghĩ t$i kh năng t o ñư c
nh&ng gi ng lúa m$i có d ng hình m$i, có kh năng ch ng ch u t t v$i b nh b c lá,
ñ o ôn và có ph-m ch t g o t t. ð t o gi ng thành công thì vi c s( h&u và ñánh
giá ngu n gen ñóng vai trò quan tr ng. Do ñó, chúng tôi ñã s d ng các ch th phân
t ñ ñánh giá 64 m u gi ng lúa n p m$i thu th p và b o qu n t i b môn Công
ngh sinh h c, trư!ng ð i h c Nông nghi p-Hà N i tìm ra các m u gi ng có ch a
gen thơm, gen kháng b nh b c lá Xa4, xa5, Xa7 và gen kháng b nh ñ o ôn Pi-ta.
K t qu ñã tuy n ch n ra ñư c 10 m u gi ng lúa có tri n v ng có ti m năng cho
năng su t cao, ch t lư ng t t và có ch a các gen kháng b nh b c lá, ñ o ôn h&u
hi u.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
x
M
ð U
1. ð(t v)n ñ+
G o n p ñư c s d ng r t r ng rãi ( nư$c ta và nó là nguyên li u không th
thi u trong các ngày l+ h i, các ngày t t, ma chay, chi m 10% di n tích tr ng lúa,
ñ'c bi t là ( nhi u vùng dân t c thi u s g o n p ñư c s d ng là lương th c chính
thay g o t,. Hơn n&a giá thành lúa n p l i cao.
Vi t Nam ñư c coi là m t trong nh&ng nơi xu t s c a cây lúa, do ñó t p ñoàn các
m u gi ng lúa c a nư$c ta, ñ'c bi t là các m u gi ng lúa n p r t ña d ng và phong
phú.V$i các ñ'c tính ưu vi t như kh năng thích ng r ng, kh năng ch ng ch u cao
v$i các ñi u ki n b t thu n và sâu, b nh; ñ'c bi t có ch t lư ng g o ngon nên các
gi ng lúa n p phù h p v$i ñi u ki n khí h u c a t1ng vùng v n ñư c nông dân b o lưu
và phát tri n ñ n ngày nay. Tuy nhiên, do s c lan t"a c a s n xu t nông nghi p ñ c
canh, cùng v$i nh&ng ưu ñi m hơn h0n lúa ñ a phương nên các gi ng lúa lai ñư c ch p
nh n r ng rãi còn các lo i gi ng b n ñ a ngày càng b thui ch t. Vì v y, c n ph i b o
t n và khôi ph c các gi ng lúa n p làm v t li u cho ch n t o gi ng.
Trong nh&ng năm g n ñây tình hình d ch b nh trên cây lúa ngày càng và có
nhi u bi n ñ3i ph c t p ñã nh hư(ng không nh" t$i năng su t, s n lư ng lúa g o.
Trong ñó, b nh b c lá lúa do vi khu-n Xanthomonas oryzae pv. Oryzae (Xoo) gây ra
và b nh ñ o ôn do n m Pyricularia oryzae Cav là m t trong hai b nh gây h i
nghiêm tr ng ñ i v$i các vùng tr ng lúa, có th làm gi m trên 50% năng su t, th m
chí b n'ng có th m t tr#ng. Do ñó, ñ góp ph n nâng cao năng su t, ch t lư ng các
nhà ch n gi ng ph i ch n l c ra các gen kháng sâu, b nh hi u qu và b n v&ng ñ
chuy n vào cây lúa.
V$i nh&ng ti n b c a vi c ng d ng marker phân t trong ch n t o gi ng
lúa cho phép chúng ta nghĩ t$i gi ng lúa có d ng hình m$i, ñ t phá ngư ng năng
su t hi n nay, có kh năng ch ng ch u t t v$i b nh b c lá, ñ o ôn và có ph-m ch t
g o t t. Do ñó, ng d ng công ngh sinh h c là m t chi n lư c quan tr ng ñ b o
t n ngu n gen cây lúa và t o ra các gi ng lúa an toàn, có giá tr dinh dư ng cao.
T1 nh&ng cơ s( trên, ñư c s ñ ng ý c a b môn Sinh h c phân t và ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
1
d ng, chúng tôi th c hi n ñ tài:
“ Kh o sát, ñánh giá ngu n gen m t s gi ng lúa n p năng su t, ch t
lư ng, kháng b nh b c lá và ñ o ôn b ng ch th phân t DNA”.
2 M,c ñích và yêu c-u
2.1 M c ñích
Dùng ch th phân t DNA ñ xác ñ nh và ñánh giá các m u gi ng lúa n p
m$i thu th p có kh năng cho năng su t cao, ch t lư ng t t và mang gen kháng
b nh b c lá Xa4, xa5, Xa7 và gen kháng b nh ñ o ôn Pi-ta.
2.2 Yêu c u
+ ðánh giá m t s ñ'c ñi m nông sinh h c, năng su t các m u gi ng.
+ ðánh giá m t s ch tiêu ch t lư ng g o c a các m u nghiên c u: ch t
lư ng xay xát, ch t lư ng thương ph-m, ch t lư ng n u nư$ng.
+ Ti n hành lây nhi+m nhân t o và ñánh giá kh năng kháng nhi+m b nh b c
lá và ñ o ôn c a các m u gi ng.
+S d ng ch th phân t DNA ñ xác ñ nh m u gi ng có ch a gen kháng
b nh b c lá h&u hi u Xa4, xa5, Xa7, gen kháng b nh ñ o ôn Pi-ta và gen quy ñ nh
mùi thơm.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
2
Chương 1. T!NG QUAN TÀI LI U
1.1 Ngu n g.c và phân lo/i lúa
1.1.1 Ngu n g c
Lúa là cây tr ng có l ch s lâu ñ!i. T1 các tài li u tham kh o c a Trung
Qu c, 4n ð , Vi t Nam… cho bi t cây lúa ñã có m't cách ñây 3000-4000 năm
trư$c công nguyên. T i Tri t Giang (Trung Qu c) ñã xu t hi n cây lúa kho ng 5000
năm, ( h lưu sông Dương T kho ng 4000 năm. 5 Vi t Nam cây lúa ñư c coi như
là cây tr ng b n ñ a.
Lúa tr ng ( Châu Á xu t hi n cách ñây 8000 năm (Lubr và c ng s ,1996).
T3 tiên tr c ti p c a lúa tr ng Châu Á v n chưa ñư c k t lu n ch#c ch#n. M t s tác
gi như: Sampth và Rao (1951), Sumpth và Govidaswami, Oka (1974) cho r*ng
Oryza sativa có ngu n g c t1 lúa d i lâu năm O.rufipogon, còn Chatteriee (1951) và
Chang (1976) l i cho r*ng Oryza sativa ñư c ti n hóa t1 lúa hàng năm O.nivara.
Ki u trung gian gi&a O.rufipogon và O.nivara gi ng v$i t3 tiên lúa tr ng hi n nay
hơn c (Sato và c ng s , 1958).
Theo nghiên c u c a Ting (1933), Sampth và Rao (1951) v xu t x c a lúa
tr ng Châu Á cho r*ng Oryza sativa có ngu n g c t1 Trung Qu c và 4n ð . Theo
k t lu n c a Chang (1976) thì Oryza sativa xu t hi n ñ u tiên t i Hymalaya, Mi n
ði n, Lào, Vi t Nam và Trung Qu c.
T i Vi t Nam qua k Lúa thu c h hòa th o Poaceae (Gramineae), h ph
Boideae, t c Oryza, loài Oryza sativa. Ngày nay lúa ñư c phân làm 2 lo i: lúa d i
và lúa tr ng.
1.1.2 Phân lo i
1.1.2.1 Phân lo i lúa d i
T p ñoàn lúa d i r t phong phú, chúng s ng trong nh&ng ñi u ki n sinh thái
r t khác nhau. Theo Rhosevits R.V g i chung các loài lúa d i c a Oryza sativa là
L.F spontaneae, v m't ñ'c trưng hình thái và ñ'c tính sinh h c chúng g n v$i lúa
tr ng Oryza sativa, nh t là lúa tiên Oryza sativa indica như: thân lá nh", ñ, nhánh
m nh, bông xòe, h t nh", d+ r ng. Các loài lúa d i ñư c phân b r ng rãi ( 4n ð ,
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
3
ðông Nam Á, Trung Qu c. 5 nư$c ta cũng th y m t s loài lúa d i ( ñ ng b*ng
Nam B , Tây B#c. Theo Shama (1973) lúa d i trên th gi$i g m 28 loài ph ch
y u phân b ( vùng xích ñ o.
1.1.2.2 Phân lo i lúa tr ng
C.Linne (1753) là ngư!i ñ u tiên cho vi c phân lo i Oryza. Cho ñ n nay vi c
phân lo i Oryza có nhi u ý ki n khác nhau: Roshevitss (1931) chia Oryza làm 19
loài, Chaherjee (1948) chia làm 3 loài, Richaria (1960) chia làm 18 loài, Vi n lúa
Qu c t IRRI (1963) phân chia Oryza làm 19 loài.
D a theo ñi u ki n sinh thái và vĩ ñ ñ a lý các nhà khoa h c c a vi n lúa
qu c t IRRI ñã th ng nh t chia lúa tr ng Châu Á thành 3 loài ph là: Japonica,
Indica và Javanica
+ Ki0u Indica: phân b r ng ( nh&ng vùng vĩ ñ th p như 4n ð , Malayxia,
Inñônêxia, Nam Trung Qu c và Vi t Nam. ð'c ñi m: cao cây, bông xòe, h t dài, v"
tr u m"ng, h t d+ r ng và có ñ'c tính ng ngh , có hàm lư ng amylase cao nên cơm
thư!ng khô.
+ Ki0u Japonica: phân b ( nh&ng vùng có vĩ ñ cao, có ngu n g c t1
ðông Nam Châu Á ñ n h lưu sông Dương T - Trung Qu c, t1 ñó lan truy n
xu ng bán ñ o Tri u Tiên, Nh t B n. ð'c ñi m: th p cây, thân r thon c ng, lá to,
xanh ñ m, bông ch m, h t ng#n, v" tr u dài, ít r ng h t, có hàm lư ng amylase th p
(10 – 24.5) nên thư!ng dính d,o, kh năng thích nghi t t và cho năng su t cao.
ðư c tr ng nhi u ( Châu Á, Châu Âu, Califonia và các vùng lúa ( vĩ ñ cao vì có
kh năng ch ng l nh r t t t
+ Ki0u Javanica: là ki u trung gian gi&a Indica và Japonica có ngu n g c t1
Indonexia, sau ñó lan r ng sang ðài Loan, Nh t B n, Philippin. Nhìn chung ki u
này có thân cao và dày, ñ, nhánh ít, h t ít, khó r ng và có râu dài, b lá c ng, r ng,
màu xanh nh t, ít ph n ng v$i quang chu kỳ.
1.2 Khai thác ngu n gen lúa ñ a phương
1.2.1 Hi n tr ng ngu n gen lúa ñ a phương
Th gi$i ñã quan tâm ñ n vi c b o t n qu. gen cây tr ng nói chung và cây
lúa nói riêng t1 nhi u th p k/ trư$c. Ngay t1 năm 1924, Vi n nghiên c u cây tr ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
4
Liên xô cũ (Vir) ñư c thành l p mà nhi m v chính c a nó là thu th p, ñánh giá và
b o qu n ngu n gen cây tr ng. Theo s li u ñã công b thì ngân hàng gen c a vi n
b o t n t$i 150000 m u gi ng cây tr ng và cây d i thân thu c ñư c thu th p và
cung c p mi+n phí cho các chương trình h p tác (Nguy+n Văn Hoan, 2000).
Vi n nghiên c u lúa Qu c t IRRI ñư c thành l p năm 1962 ñã ti n hành thu
th p ngu n gen cây lúa ph c v cho công tác c i ti n gi ng lúa và ñ n năm 1977
chính th c khai trương ngân hàng gen cây lúa Qu c t IRG (International Rice
Genbank). T i ñây m t t p ñoàn lúa t1 110 qu c gia trên Th gi$i ñư c thu th p,
ñánh giá mô t , b o t n. Trong b sưu t p ñó có t$i hơn 80000 m u, trong ñó các
gi ng lúa tr ng Châu Á O. sativa chi m t$i 95%, Oryzae glaberrima 1.4%, có 21
loài hoang d i chi m 2.9%. Hi n nay còn 2194 m u ñang ( th!i kỳ nhân h t chu-n
b ñăng ký vào ngân hàng gen cây lúa (Nguy+n Văn Hoan, 2000).
IRRI ñã h p tác chính th c v$i Vi t Nam t1 năm 1975 trong chương trình
th nghi m gi ng lúa Qu c t (IRRI) trư$c ñây và nay là chương trình ñánh giá
ngu n gen cây lúa (INGER) trong quá trình h p tác, Vi t Nam ñã ghi nh n ñư c
297 t p ñoàn gi ng lúa g m hàng ngàn m u gi ng mang nhi u ñ'c ñi m nông sinh
h c t t, năng su t cao, ch t lư ng t t, ch ng ch u sâu b nh và ñi u ki n ngo i c nh
b t thu n như h n, úng, chua, m'n, phèn.... (Nguy+n Văn Hoan, 2000).
T i ngân hàng gen Qu c gia ñã thu th p b o qu n 1300 m u gi ng lúa. ðây là
ngu n v t li u kh(i ñ u quan tr ng ñ các nhà ch n gi ng ti n hành lai t o gi ng m$i.
Năm 1988, Vi n cây lương th c và cây th c ph-m ñã thu th p t$i 3691 gi ng lúa,
trong ñó 3186 m u thu t1 30 nư$c khác nhau trên th gi$i, 500 m u gi ng ñ a phương.
T i khu v c ð ng b*ng sông C u Long, ñ t kh o sát năm 1992 ñã thu v 1447 m u
gi ng lúa ñ a phương, trong ñó 1335 gi ng mùa trung và mu n, 112 gi ng mùa s$m,
50 gi ng lúa n3i và 4 loài lúa hoang d i (Bùi Chính B u và c ng s , 1992).
1.2.2 Các hư ng s d ng ngu n gen ñ a phương
+ Dùng trong các t3 h p lai: các gi ng lúa ñ a phương có ph-m ch t t t,
ch ng ch u cao, thích ng khá, mang gen mùi thơm... lai v$i các gi ng khác có tính
tr ng b3 sung như: th!i gian sinh trư(ng ng#n, năng su t cao... nh*m t o gi ng m$i
có tính tr ng t t.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
5
VD: NN8×813 t o ra gi ng NN75-1: cơm tr#ng, ngon (Nguy+n Th Thanh, 2007).
+ Dùng cho ch n l c tr c ti p: t1 các gi ng ñ a phương ch n ra các d ng
bi n d t t nh t v$i ki u sinh thái ñ a lý và gây thành gi ng m$i.
VD: M c tuy n ñư c ch n ra t1 gi ng M c khâm (Nguy+n Th Thanh, 2007).
+ Dùng làm v t li u gây ñ t bi n: các gi ng lúa ñ a phương mang tính tr ng
quý ñư c s d ng làm v t li u gây ñ t bi n nh*m c i ti n tính tr ng mong mu n.
VD: ð t bi n t o dòng n p cái hoa vàng v1a mang gen mùi thơm v1a c y ñư c c 2
v kh#c ph c ñư c như c ñi m ph n ng v$i ánh sáng ngày ng#n, d+ ñ3, năng su t
khá (Nguy+n Th Thanh, 2007).
1.2.3 Nguyên nhân m t mát ngu n gen
Theo Hargrove và c ng s (1979), s m t mát ngu n gen do nh&ng nguyên
nhân sau:
+ S phát tri n c a ngành s n xu t, khai hoang m( r ng di n tích ñ t tr ng
tr t, l n chi m ñ t t nhiên và quá trình khai thác các tài nguyên ñã làm m t m nh
ñ t sinh t n c a nhi u gi ng cây tr ng, v t nuôi làm nghèo nàn và thu h7p ph3 gen.
+ Trong quá trình ch n t o gi ng m$i, ch n l c nghiêm kh#c m t s ki u
gen ưu tú trong qu n th phân ly, d n ñ n thu h7p s ña d ng ki u gen thích ng,
ch ng ch u v$i ñi u ki n môi trư!ng cũng là nguyên nhân gây c n ki t ngu n gen.
+ Áp l c v dân s ñã hư$ng các qu c gia t p trung vào m t s cây tr ng cho
năng su t cao, do ñó tiêu di t các ngu n gen ñ a phương.
+ Quá trình s n xu t c a con ngư!i và thiên tai ñã th i ra các ch t ñ c h i
làm hu/ ho i môi trư!ng s ng c a h ñ ng th c v t, ñe do ñ n s t n vong c a các
loài, làm gi m s ña d ng hoá sinh h c.
Các th m ho ñã t1ng x y ra năm 1840 làm hơn n a tri u ngư!i Ailen ch t
ñói, ho'c th m ho v các b nh ñ m lá ( các gi ng ngô lai s d ng ngu n b t d c
ñ c “Texas” ( M. x y ra trong 2 năm 1970 -1971 là h i chuông c nh t nh loài
ngư!i ñ i v$i vi c xói mòn di truy n và thu h7p ngu n gen th c v t.
Vi c b o t n ngu n gen, ñ'c bi t là ngu n gen kháng sâu b nh là yêu c u
chi n lư c ñ không ch cho ngày nay mà còn ph c v cho c tương lai ñ m b o
cho s an toàn cho c nhân lo i.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
6
1.3 Ch1n gi.ng lúa ch)t lư2ng cao
1.3.1 Nghiên c u v ch t lư ng g o
Nh! s phát tri n c a n n kinh t mà ñ!i s ng c a nhân dân không ng1ng
ñư c c i thi n và nâng cao nên t1 nhu c u ñ no ñã và ñang ti n t$i nhu c u ăn
ngon. Do ñó, ch n t o gi ng lúa ch t lư ng cao ñã tr( thành m c tiêu quan tr ng
hàng ñ u c a các nhà ch n gi ng.
1.3.1.1 Mùi thơm
B3n ch)t hóa h1c c4a mùi thơm
Mùi thơm ñư c t"a ra t1 các loài lúa thơm t i các cánh ñ ng, nơi thu ho ch,
kho b o qu n và trong su t quá trình xay xát, n u nư$ng, ăn u ng ( Gibson, 1976;
Efferson, 1985). Mùi thơm ñư c hình thành do s k t h p b(i các y u t di truy n
và môi trư!ng (mùi thơm cao nh t khi các gi ng lúa thơm ñư c tr ng t i các vùng
có nhi t ñ l nh hơn trong su t quá trình chín). Thành ph n hóa h c cơ b n t o nên
mùi thơm là h p ch t 2-acetyl-1-proline (Buttery và c ng s , 1983). Ngoài ra, còn
có kho ng 100 h p ch t d+ bay hơi khác như: 13 hydrocarbon, 16 aldehydes, 14
ketons, 14 acids, 8 esters, 5 phenols, 13 alcohols… (Lorrieux và c ng s , 1996). Có
nhi u phương pháp xác ñ nh ñư c mùi thơm c a lúa g o bao g m c ñ nh tính và
ñ nh lư ng. Các phương pháp ñ nh tính như n m h t giúp ngư!i n m c m nh n
ñư c mùi thơm c a h t g o khi nhai (Dhulappanavar, 1976; Dhulappanavar và c ng
s , 1975), n u chín (Chowdhury và c ng s , 1997; Ghose và Mand Butany, 1952;
Kadam và Patankar, 1938) ho'c phương pháp ng i mùi c a m u lá ho'c h t g o
ngâm trong dung d ch KOH 1.7% ho'c I2-KI (Sood và c ng s , 1978).
2AP có c u t o g m vòng pyroline và nhóm methyl-keton. Trên cây lúa, 2AP
ñư c t o thành trong ñi u ki n nhi t ñ bình thư!ng và ñư c t o ra ( t t c các b
ph n phía trên m't ñ t. L-proline là acidamin kh(i ñ u cho s t3ng h p ra 2AP.
Ngoài ra cũng Yoshihashi và c ng s (2004) thì 2AP ñư c d tr& trong ph n k nư$c
c a các h t tinh b t.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
7
Pyrroline ring (nonreactive group)
CH3
Methy ketone group (reactive group)
N
O
C u t o 2-acetyl-1-pyroline
ðã có r t nhi u nghiên c u ch ra r*ng s t3ng h p c a 2AP có liên quan ñ n
Betaine Aldehyde Dehydrogenase (BAD2). Bradbury và c ng s (2005) có hai gi
thuy t v vai trò c a enzyme BAD2 này, th nh t: nó có th ñóng vai trò là m t
enzyme phân gi i 2AP nên s có m't c a enzyme này khi n cho 2AP b phân gi i sau
khi ñư c t o thành, gi thuy t th hai là enzyme này ho t ñ ng theo ñư!ng hư$ng
t3ng h p ra betaine s d ng cơ ch t là các ch t tham gia vào s t3ng h p ra 2AP
(c nh tranh cơ ch t). Năm 2006, trong m t bài báo c a S.M Kuo và c ng s , ñã ch
ra con ñư!ng t3ng h p ch t 2AP trong m i liên quan v$i BAD2 cho th y s t3ng
h p là r t ph c t p và gi thuy t th hai c a Bradbury (2005) là chính xác. ði u này
có nghĩa là khi enzyme Betaine Aldehyde Dehydrogenase ho t ñ ng s8 c nh tranh
cơ ch t v$i enzyme t3ng h p ra 2AP làm gi m ho'c m t s t3ng h p 2AP.
Di truy+n tính tr/ng mùi thơm
Cho ñ n nay, có r t nhi u quan ñi m khác nhau v di truy n tính tr ng mùi thơm
ñã ñư c ñưa ra là:
- M t gen l'n (Ghose và Butany, 1952; Sood và Siddiq, 1978; Berner và
Hoft,1986)
- M t gen tr i (Kadam và Patankar, 1938)
- Hai gen l'n , ho t ñ ng b3 sung ( t l 7:9 ( F2) (Tripathi và Rao,1979)
- Hai gen l'n, m t gen ho t l'p ño n ( t l 1:15 ( F2) (Dhulappanavar &
Mensinkai, 1969)
- Hai gen l'n, m t gen ho t ñ ng như m t y u t
c ch (t l 3:13 ( F2)
(Charkravarty, 1948; Tsuzuki và Shimokawa, 1990)
- Ba gen l'n ( t l 27:37 ( F2) ( Kadam và Pantankar, 1938; Nagajiu và c ng s ,
1975; Reddy và Sathyanaraynaiah, 1980)
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
8
- B n gen l'n (t l 81:175 ( F2) (Dhulappanavar, 1976)
- ða gen (Richharia và c ng s , 1965)
Tuy nhiên, ph n l$n các nghiên c u ñ u k t lu n r*ng tính tr ng mùi thơm
c a lúa do 1 gen quy ñ nh (Sood và Siddiq, 1980; Shekhar và Reddy, 1981; Berner
và Hoff,1986; Bollich và c ng s , 1992; Ali và c ng s ,1993; Li và Gu, 1997;
Sadhukhan và c ng s , 1997).
Năm 2005, L. Bradbury và c ng s ñã công b m t nghiên c u v v trí, c u
trúc và cơ ch c a gen frg quy ñ nh tính tr ng mùi thơm c a lúa. Trong nghiên c u
này, Bradbury và c ng s ñã phát hi n ra ( các gi ng lúa thơm d ng Basmati và
Jasmine (Oryza sativa) có gen mã hóa cho Betaine aldehyde dehydrogenase 2
(BAD2) n*m trên NST s 8. Gen này b ñ t bi n m t 8bp và có s
ña hình
nucleotide ñơn t i 3 v trí (3 SNPs) trên Exon 7, d n ñ n d ch chuy n khung ñ c m(
và làm thay ñ3i ch c năng c a BAD2. Theo ñó các gi ng lúa thơm có BAD2 không
ho t ñ ng và các gi ng lúa không thơm BAD2 ho t ñ ng bình thư!ng. ði u này có
th ñư c gi i thích d a trên m i quan h c a BAD2 v$i s t3ng h p 2AP ñã ñư c
ñ c p ( trên. Ngoài ra, các tác gi ñã s d ng các Bacterial Artificial Chromosome
( NST nhân t o c a vi khu-n) ñ ki m tra v trí c a gen frg và ñã phát hi n ñư c v
trí chính xác c a gen này trên NST 8.
K t qu nghiên c u này ñã ñư c công nh n r ng rãi và ñư c s d ng trong
r t nhi u nghiên c u ng d ng k. thu t phân t trong ch n t o các gi ng lúa thơm.
"ng d,ng công ngh% sinh h1c trong nghiên c5u mùi thơm c4a g/o
ð n nay, nhi u ch th phân t như: SNPs ( single nucleotide polymorphisms)
hay SSRs (simple sequence repeats) có liên k t v$i tính thơm ñã ñư c áp d ng
trong ch n l c gi ng lúa thơm (Cordeiro, 2002).
Năm 1992, Ahn và c ng s ñưa ra m t ch th phân t kí hi u là RG28 n*m
trên NST s 8 có liên k t g n v$i gen thơm fgr. H cũng g i ý r*ng ch th phân t
này có th áp d ng ñ d ñoán s$m s có m't c a mùi thơm trên m t gi ng lúa,
ñ ng th!i có th phân bi t ñư c tình tr ng ñ ng h p hay d h p th c a gen thơm và
ch th này r t h&u d ng trong vi c phát hi n nhanh tính tr ng thơm trong các dòng
lai (Ahn và c ng s , 1993). Sau ñó, ñã có r t nhi u nghiên c u khác nhau v$i m c
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ………………………
9
- Xem thêm -
.PDF 
93 
397 
55 
