Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) và bệnh đạo ôn do nấm Magnaporthe oryzae gây ra, là hai trong những bệnh gây hại nghiêm trọng đối với nhiều vùng trồng lúa khác nhau trên thế giới. Với khí hậu nóng ẩm của nước ta, đặc biệt ở miền Bắc, hai loại bệnh này dễ dàng phát triển và gây hại trên nhiều giống lúa khác nhau ở cả vụ xuân lẫn vụ mùa. Để phòng trừ, giảm thiệt hại, nhiều biện pháp đã được áp dụng bao gồm các biện pháp kỹ thuật canh tác, bón phân sớm, cân đối, vệ sinh đồng ruộng, thiết kế mật độ gieo trồng hợp lý và dùng giống kháng bệnh…, trong đó, việc sử dụng các giống kháng bệnh có ý nghĩa kinh tế nhiều mặt, không gây ô nhiễm môi trường và tạo được nông sản sạch.  Để chọn tạo được các giống kháng bệnh bạc lá và đạo ôn bền vững thì trước hết phải có nguồn gen kháng bệnh, sau đó phải xác định được chính xác số lượng và thành phần các chủng hiện có ở mỗi vùng, nghiên cứu cơ chế gen kháng bệnh hữu hiệu rồi quy tụ các gen kháng vào trong một giống. Việc quy tụ nhiều gen kháng vào cùng một giống bằng lai tạo, đánh giá kiểu hình đòi hỏi nhiều thời gian và công sức, đặc biệt là các gen kháng lặn. Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển của công nghệ sinh học nói chung và công nghệ chỉ thị phân tử (CTPT) nói riêng đã tạo ra một công cụ hữu ích cho các nhà chọn giống. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS - Marker Assisted Seletion) sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết với các gen mong muốn để chọn lọc các cây mang các gen đích trong quần thể phân ly một cách nhanh chóng ngay ở giai đoạn sớm vừa nâng cao hiệu quả chọn lọc, vừa rút ngắn thời gian chọn giống (Akhtar et al., 2010). Trên đối tượng cây lúa kỹ thuật MAS (Marker-assisted selection) và MABC (marker-assisted backcrossing) được sử dụng rất phổ biến với các chỉ thị SSR. Có rất nhiều chỉ thị SSR được sử dụng để cải tiến di truyền đối với cây lúa đặc biệt là việc chọn lọc các gen kháng đã được ứng dụng thành công và đang triển khai rộng rãi trong các chương trình chọn tạo giống lúa năng suất cao, chất lượng tốt, kháng sâu bênh.  

Ở Việt Nam, hầu hết các công trình nghiên cứu chọn tạo giống lúa bằng chỉ thị phân tử đều sử dụng các chỉ thị SSR hoặc các chỉ thị đặc hiệu để kiểm tra sự có mặt của gen chất lượng, gen kháng sâu bệnh và hầu như đều sử dụng các nguồn gen kháng của nước ngoài (IRRI, Trung Quốc). Trong khi đó, các nguồn gen lúa bản địa rất đa dạng, nhiều nguồn gen chất lượng, nhiều nguồn gen kháng sâu bệnh tốt nhưng chưa được khai thác một cách triệt để, chưa thấy có công trình nào lập bản đồ vật lí các gen chất lượng, gen kháng sâu bệnh, xác định các thành phần alen/locus, so sánh sự sai khác giữa các alen chất lượng, alen kháng của các giống lúa bản địa Việt Nam và các giống lúa trên thế giới để phục vụ công tác lai tạo giống. Chính vì vậy, việc giải mã hệ genome và nghiên cứu để khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn gen lúa bản địa trong các chương trình chọn và lai tạo giống đặt ra là rất cần thiết và hữu ích. Việc giải mã toàn bộ hệ gen sẽ cung cấp thông tin ở mức phân tử một cách đầy đủ nhất để có thể chủ động lập bản đồ vật lí, xác định chính xác vị trí gen trên nhiễm sắc thể, phân loại các gen chức năng, tìm kiếm các họ gen, QTLs, phát hiện các gen chức năng mới còn tiềm ẩn trong các dòng/giống lúa bản địa của Việt Nam. Dựa vào trình tự hệ gen và các tính trạng hình thái của các của các giống lúa, kết hợp cùng với bản đồ SNP để xây dựng hệ thống marker phân tử bao phủ toàn bộ genome và xác định các chỉ thị/marker liên kết với các gen qui định hoặc liên quan đến các tính trạng nông học quan trọng, phục vụ công tác chọn tạo giống năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng chống chịu với các điều kiện bất thuận của môi trường.

Xuất phát từ những lý do trên, kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài giải mã genome ở pha 1 (năm 2011 - 2013, thuộc chương trình hợp tác nghị định thư với Vương Quốc Anh), nhóm nghiên cứu do TS. Khuất Hữu Trung, Viện Di truyền Nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài: đã tiến hành thực hiện đề tài: “Xây dựng và khai thác dữ liệu genome lúa bản địa của Việt Nam phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao và kháng một số bệnh hại chính (bạc lá và đạo ôn)”.

Sau một thời gian triển khai, nhóm nghiên cứu đã thu được các kết quả như sau:

- Đã tầm soát và xác định được trình tự nucleotide của 10 candidate gen liên quan đến tính trạng chất lượng, bạc lá, đạo ôn (01 candidate gen liên quan đến đặc tính chất lượng (Badh2); 05 candidate gen có khả năng kháng đạo ôn (Pikp, pid2, pi21, pikh và Pita-taq1) và 04 candidate gen có khả năng kháng bạc lá (Xa3, xa5, xa13, Xa21));

- Đã thiết kế 01 bộ chỉ thị gồm 32 marker dCAPs/SSLP/SNP liên kết chặt với các candidate gen đích (11 marker dCAPs, 16 marker SSLP  và 5 marker SNP). Trong đó có 06 marker liên liên kết với candidate gen tính trạng chất lượng, 13 marker liên kết với candidate gen kháng đạo ôn và 13 marker liên kết với candidate gen kháng bạc lá;

- Đã thiết kế và lai tạo 10 tổ hợp giữa các giống lúa ưu tú với các giống bản địa mang gen kháng bạc lá và 09 tổ hợp lai giữa các giống lúa ưu tú với các giống bản địa mang gen kháng đạo ôn đã chọn tạo được: 

+ 25 dòng đẳng gen và dòng có nền di truyền khác nhau mang các candidate gen kháng bạc lá/đạo ôn, trong đó:

11 dòng mang candidate gen kháng bạc lá, biểu hiện tính kháng từ kháng đến kháng vừa: 03 dòng mang candidate gen xa5+Xa7/xa5+xa13/ xa5+ Xa7+xa13 có nguồn gốc từ tổ hợp lai An dân 11/Hom râu; 06 dòng mang candidate gen Xa4/xa5/Xa7/Xa4+xa5/ Xa4+Xa7 có nguồn gốc từ tổ hợp lai DT39/Chấn thơm; 01 dòng mang candidate gen xa5 có nguồn gốc từ tổ hợp lai DT39/OM6377 và 01 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai OM6976/CNBN2;

14 dòng mang candidate gen kháng đạo ôn: 8 dòng mang candidate gen kháng đạo ôn Pita (02 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai Bắc thơm 7/OM5629, 03 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai Bắc thơm  số 7/Lúa ngoi, 01 dòng mang có nguồn gốc từ tổ hợp lai Thủ đô 1/CNBN2 và 02 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai An dân 11/ CNBN2), 4 dòng mang candidate gen Pikp (01 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai RVT/OM5629, 01 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai BC15/OM5629, 01 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai Thủ đô 1/ Tốc lùn và 01 dòng có nguồn gốc từ tổ hợp lai Jasmine 85/ Tốc lùn) và 2 dòng mang candidate gen Pikp+Pita  có nguồn gốc từ tổ hợp lai Bắc thơm số 7/ OM5629, biểu hiện tính kháng từ kháng đến kháng vừa;

+ 15 dòng ưu tú (dòng gửi khảo nghiệm), trong đó có 8 dòng mang candidate gen kháng bạc lá (07 dòng mang candidate gen Xa4/xa5/Xa7/Xa4+xa5/ Xa4+Xa7 có nền di truyền của giống DT39 và 01 dòng mang candidate gen xa5 có nền di truyền của giống OM6976) và 07 dòng mang candidate gen kháng đạo ôn (05 dòng mang candidate gen Pita có nền di truyền của giống Bắc thơm số 7 và 01 dòng mang candidate gen Pita có nền di truyền của giống Thủ đô 1và 01 dòng mang candidate gen Pita có nền di truyền của giống An dân 11);                                                                                     

- Đã tiến hành đánh giá một số đặc điểm nông sinh học chính của các dòng lúa ở hế hệ BC3F3, từ đó xây dựng được bộ số liệu đánh giá về các đặc điểm hình thái, nông học chính của các dòng mang candidate gen kháng bạc lá/đạo ôn;

- Đã tiến hành lây nhiễm nhân tạo ngoài đồng ruộng/trong nhà lưới các dòng ở thế hệ BC3F3 và BC3F4, từ đó xây dựng được bộ số liệu đánh giá khả năng kháng bạc lá/đạo ôn của các dòng mang candidate gen đích;

- Qua khảo nghiệm tác giả và khảo nghiệm sơ bộ, đã chọn lọc và xác định được 5 dòng lúa triển vọng có năng suất, chất lượng và kháng bạc lá/đạo ôn. Năng suất trung bình ở vụ Xuân 2017 đạt 63,18-71,93 tạ/ha, cao hơn giống Bắc thơm 7 từ 10,8-26,1 %; ở vụ Mùa 2017 (mặc dù do khí hậu không thuận lợi, bệnh dịch hại và lùn sọc đen phát triển mạnh) năng suất trung bình tại 2 điểm khảo nghiệm dao động từ 47,47 - 51,21 tạ/ha, vẫn trội hơn so với Bắc Thơm 7 từ 8,38 - 19,49 %, đặc biệt ở Thanh Hóa năng suất vượt đối chứng từ 14,79-26,67%.

Nhóm nghiên cứu kiến nghị tiếp tục đánh giá các dòng lúa ưu tú ở các vụ tiếp theo để có số liệu chính xác về năng suất cũng như sự biểu hiện tính kháng bạc lá/đạo ôn ngoài đồng ruộng. Cần đưa các giống triển vọng trong khảo nghiệm vào khảo nghiệm cơ bản để đánh giá khả năng thích ứng của các giống tại nhiều vùng sinh thái khác nhau.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14739/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)