Lập bản đồ tính trạng số lượng cho gen kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens) trên nhiễm sắc thể số 4 ở cây lúa (Oryza sativa)

Nội dung bài viết giới thiệu về: Rầy nâu (BPH) gây ra những tổn thất nghiêm trọng đối với ngành sản xuất lúa tại Việt Nam và Đông Nam Á. Có các phương pháp khác nhau trong việc đánh giá kiểu hình kháng BPH. Để lập bản đồ gen kháng liên kết với BPH, Tcas giả đã lựa chọn phương pháp tối ưu nhất cho tính trạng số lượng (QTL) được xác định là tỉ lệ chết của rầy nâu. Đánh giá trên cây F1 đối với tỉ lệ chết của rầy nâu.cho thấy tính kháng rầy nâu trên giống lúa địa phương (AC1613) là tính trạng trội...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập bản đồ tính trạng số lượng cho gen kháng rầy nâu (Nilaparvata lugens) trên nhiễm sắc thể số 4 ở cây lúa (Oryza sativa)Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ haiLẬP BẢN ĐỒ TÍNH TRẠNG SỐ LƯỢNG CHO GEN KHÁNG RẦY NÂU(Nilaparvata lugens) TRÊN NHIỄM SẮC THỂ SỐ 4 Ở CÂY LÚA(Oryza sativa)Đặng Minh Tâm1, R. C. Cabunagan2, E. Coloqouio2, G. Jonson2,J. E. Hernandez3, A. G. Lalusin3, R. P. Laude3 and I. R. Choi21Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long, Tân Thạnh, Thới Lai, TP. Cần Thơ, Việt Nam2Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI), DAPO Box 7777, Metro Manila, Philippines3Trường Đại Học Quốc gia Philippines Los Banõs, Laguna, PhilippinesTÓM TẮTRầy nâu (BPH) gây ra những tổn thất nghiêm trọng đối với ngành sản xuất lúa tại Việt Nam vàĐông Nam Á. Có các phương pháp khác nhau trong việc đánh giá kiểu hình kháng BPH. Để lập bảnđồ gen kháng liên kết với BPH, chúng tôi đã lựa chọn phương pháp tối ưu nhất cho tính trạng sốlượng (QTL) được xác định là tỉ lệ chết của rầy nâu. Đánh giá trên cây F1 đối với tỉ lệ chết của rầy nâucho thấy tính kháng rầy nâu trên giống lúa địa phương (AC1613) là tính trạng trội. Phân tích kiểu hìnhvà kiểu gen đối với tỉ lệ chết của rầy nâu trên các dòng F2 và F3 tương ứng cho biết gen kháng mụctiêu nằm trên nhiễm sắc thể số 4 của cây lúa. Bảng đồ QTL được thiết lập tại vị trí 103 cM trên nhiễmsắc thể số 4 liên kết với tỉ lệ chết cao của rầy nâu.Từ khóa: Rầy nâu (BPH), phương pháp tối ưu, tính trạng số lượng (QTL), tỉ lệ chết, nhiểmsắc thể số 4.I. ĐẶT VẤN ĐỀCây lúa (Oryza sativa L.) là cây lươngthực chính tại nhiều quốc gia trên thế giới.Trong quá trình canh tác lúa, rầy nâu (BPH)được xem là nguồn gây hại lớn trên cây lúa ởViệt Nam và Đông Nam Á. Cơ chế gây hại trêncây bằng việc chích hút chất sáp trên tế bàophloem và gây ra hiện tượng cháy rầy(Sogawa, 1982; Watanabe và Kitagawa, 2000)và truyền virút gây bệnh vàng lùn và lùn xoắnlá trên cây lúa (Rivera và ctv., 1966; Ling vàctv., 1978; Khush và Brar 1991; Jena và ctv.,2006). Vì thế giống kháng với rầy nâu rất cầnthiết cho nông dân để tăng năng suất lúa.Cơ chế kháng rầy nâu chủ yếu trên câylúa là kháng sinh và yếu tố này ảnh hưởng đến tỉlệ chết của rầy nâu làm ảnh hưởng ở cấp độquần thể của rầy nâu gây hại (Reddy và Kalode,1981; Murugesan và Chelliah, 1982). Giống lúađầu tiên được báo cáo kháng lại rầy nâu làMudgo vào năm 1969 bởi Pathak và ctv. Hiệnnay có khoảng 28 gen kháng rầy nâu được báocáo và sử dụng cho chọn tạo giống lúa. Tuynhiên các gen kháng này thể hiện không ổn địnhdo đó việc tìm ra gen kháng ổn định đối với rầynâu là rất quan trọng và hữu ích trong thời điểmhiện nay. Sự biến đổi của khí hậu toàn cầu gópphần gia tăng cấp bệnh do rầy nâu gây ra dẫnđến thiệt hại cho nông dân. Do vậy, xác định vịtrí của gen kháng rầy nâu và tìm ra phương pháptối ưu cho việc đánh giá trong phân tích kiểugen là rất cần thiết và cấp bách trong nghiên cứuchọn tạo giống lúa kháng rầy.II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU2.1. Đánh giá tính kháng rầy nâuĐánh giá theo phương pháp chung củaIRRI (1996) và so sánh với phương pháp đánhgiá trong ống nghiệm (tỉ lệ chết của rầy) để chọnra phương pháp tối ưu cho đánh giá kiểu hìnhtrong quần thể lai F1, F2, F3. Thí nghiệm đượcbố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 4 lần lặplại. Dữ liệu được phân tích thống kê ANOVAvà LSD sử dụng phần mềm R-CropStat.2.2. Xác định vị trí liên kết của gen khángrầy nâuDNA tổng số lá lúa được ly trích theophương pháp CTAB (Murray và Thompson1980). Quần thể F2 và F3 từ tổ hợp laiIR64/AC1613 được đánh giá kiểu hình và kiểugen sử dụng chỉ thị phân tử SSR (simplesequence repeat). QTL liên kết với gen kháng rầynâu được xác định thông qua phần mềm QTLIciMapping phiên bản 3.2 (Wang và ctv., 2011).1VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMvà được đánh giá sau 4 và 5 ngày sau khi chủngrầy (hình 1) cho kết quả tối ưu nhất và khác biệtcó ý nghĩa ở mức thống kê (α =0,05) giữa giốngkháng rầy AC1613 có tỉ lệ rầy chết cao so vớigiống chuẩn nhiễm TN1 (Taichung Native 1).Điều này cho thấy khả năng kháng rầy củagiống AC1613 là rất cao và thể hiện rõ trong cácphương pháp đánh giá rầy nâu (IRRI 1996).III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Kết quả đánh giá phương pháp tối ưucho kiểu hìnhQua kết quả đánh giá và so sánh cácphương pháp thanh lọc rầy nầu. Phương phápđánh giá dựa vào tỉ lệ chết của rầy nâu sử dụng10 BPH (tuổi 2 - tuổi 3) trên cây mạ 7 ngày tuổiTỉ lệ rầy chết (%)100a80b6040TN1abb bAC1613bcIR64cbRathu HeenatiIR622004NSC5NSCNgày sau khi chủng rầy (NSC)Hình 1. Kết quả đánh giá tính kháng rầy nâu dựa vào tỉ lệ chết của rầy trên cây mạ non 7 ngàytuổi. Giá trị trung bình với các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa ở mức α =0,053.2. Xác định vị trí liên kết với tính kháng rầy nâuHình 2. Bản đồ tính trạng số lượng dựa trên tỉ lệ chết cao của rầy nâu liên kết với nhiễm sắc thểsố 42Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ haiCác cây F1 được đánh giá xác định dịhợp tử bởi kiểu gen và đánh giá kiểu hình dựatrên tỉ lệ rầy chết cao cho thấy các cây F1 thểhiện kiểu hình kháng của giống bố AC1613(trên 90% rầy chết sau 4 ngày chủng rầy) chothấy tính kháng rầy là tính trạng trội.Để xác định vị trí liên kết của gen vớitính kháng rầy nâu trên các nhiễm sắc thể khácnhau. Các chỉ thị phân tử SSR thể hiện đa hìnhđược chọn lọc ở khoảng cách cố định trênnhiễm sắc thể và kiểu hình cực kháng và cựcnhiễm được sử dụng trên F2 và F3. Kết quả chothấy vùng liên kết với gen kháng rầy nâu nằmtrên nhiễm sắc thể số 4 của cây lúa. Bản đồ liênkết gen và tính trạng số lượng (tỉ lệ chết củarầy) liên kết trên nhiễm sắc thể số 4 được thiếtlập dựa trên kiểu gen và kiểu hình của F2 và F3(hình 2).International Rice Research Institute,Manila.Jena K.K., J.U. Jeung, J.H. Lee, H.C. Choi, D.S.Brar, 2006. High-resolution mapping of anew brown planthopper (BPH) resistancegene, Bph18(t), and marker-assistedselect ...