Kết quả nghiên cứu khoa học sản xuất thử và khu vực hóa giống lúa chất lượng cao BT7KBL

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
SẢN XUẤT THỬ VÀ KHU VỰC HÓA
GIỐNG LÚA BẮC THƠM SỐ 7 KHÁNG BẠC LÁ
 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Giống lúa Bắc thơm số 7 là giống địa phương, có chất lượng tốt, cơm dẻo, có mùi thơm, giá bán cao nên hàng năm được trồng với diện tích hàng trăm nghìn ha ở đồng bằng sông Hồng và các tỉnh lân cận. Tuy nhiên, giống có nhược điểm bị nhiễm bệnh bạc lá nặng nên trong nhiều năm đã bị bệnh này gây hại nghiêm trọng, đặc biệt vào vụ mùa những diện tích trồng lúa Bắc Thơm số 7 có thể bị mất trắng sản lượng. Nhiều địa phương đã yêu cầu nông dân không gieo trồng trong vụ mùa nhưng do chất lượng tốt, giá bán hấp dẫn nên nông dân vẫn tiếp tục gieo cấy.
Để khắc phục nhược điểm trên Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương cộng tác cùng các nhà khoa học chọn tạo thành công giống BT7KBL đây là sản phẩm KHCN của đề tài lúa năm 2008-2009 tỉnh Hải Dương đầu tư kinh phí, đến nay giống BT7KBL đã được nông dân ứng dụng rộng rãi và chứng minh khả năng kháng bệnh tốt, có tác động rất rõ rệt đến sản xuất và được nông dân đánh giá cao, góp phần quan trọng trong việc duy trì và phát triển giống lúa chất lượng cao ở tỉnh Hải Dương và các tỉnh phía Bắc.
Nhờ phương pháp lai chuyển và chọn lọc, gen kháng bệnh bạc lá Xa21 đã được đưa vào giống lúa Bắc Thơm số 7, giúp tăng cường tính kháng bệnh bạc lá mà không làm thay đổi các đặc tính nông sinh học khác cũng như chất lượng của giống gốc. Do giống lúa Bắc Thơm số 7 kháng bạc lá (BT7 KBL) mang gen Xa21 và giống lúa Bắc Thơm số 7 hoàn toàn giống nhau về các tính trạng đặc trưng hình thái được quy định trong Quy phạm khảo nghiệm tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định (DUS) của Việt Nam, do vậy không thể phân biệt hai giống nếu chỉ dựa theo các Quy định hiện hành (Quyết định số 95/2007/QĐ-BNN). Chính vì vậy, việc sử dụng phương pháp sinh học phân tử hiện đại để xác định chính xác sự có mặt của gen kháng bạc lá Xa21 trong giống lúa Bắc Thơm số 7 kháng bạc lá là phương pháp hiệu quả duy nhất hiện nay để phân biệt hai giống với nhau.
1. Nguồn gốc: Giống lúa Bắc thơm 7 Kháng bạc lá (BT7 KBL) là sản phẩm của đề tài: “Chuyển giao công nghệ giống chuyển gen kháng bạc lá vào giống lúa Bắc thơm số 7 và Bắc ưu 253 phục vụ cho tỉnh Hải Dương” do Sở Khoa học công nghệ Hải Dương cấp kinh phí năm 2008-2009; Giống lúa Bắc thơm số 7 Kháng bạc lá (BT7 KBL) được lai chuyển gen từ phép lai Bắc thơm số 7/IRBB21 (dòng đồng đẳng gen từ IRRI mang gen Xa21); từ năm 2006 đến 2010 chọn lọc trên các thế hệ phân ly bằng việc lây nhiễm nhân tạo để làm thuần chọn ra dòng mang gen kháng cao đặt tên BT7KBL. Giống BT7 KBL do tác giả chính Vũ Hồng Quảng, Nguyễn Văn Hoan và các đồng tác giả: Nguyễn Thị Lệ, Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Thị Huế, Trịnh Huy Đang và Nguyễn Hữu Hỷ Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương chọn tạo và phát triển giống đưa vào mở rộng sản xuất.
Viện nghiên cứu và Phát triển cây trồng - Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Công ty CP giống cây trồng Hải Dương là hai đơn vị đang có quyền sở hữu và quyền tác giả của giống lúa Bắc thơm số 7 kháng bạc lá theo Căn cứ và chấp nhận đơn bảo hộ số 1132/TB-TT-VPBH, ngày 12/07/2010 của Cục trồng trọt- Bộ NNPTNT.
2. Đặc điểm chính: Giống lúa Bắc thơm 7 kháng bệnh bạc lá (BT7KBL) có các đặc điểm nông sinh học như giống BT7, thời gian sinh trưởng ngắn: vụ Xuân 135-137 ngày, vụ Mùa 105-107 ngày. Chiều cao cây: 90-100 cm. Khối lượng 1.000 hạt: 19-20 gam.
- Ít sâu bệnh, kháng bạc lá cao. Đẻ nhánh khá, chống đổ khá, trỗ bông đều, tỷ lệ chắc/bông cao.
- Năng suất trung bình 50-55 tạ/ha, thâm canh đạt 60-70 tạ/ha. Cơm mềm, dẻo, thơm ngon. Năng suất tăng hơn so với Bắc thơm số 7 từ 10-15%. Chân đất: Thích hợp trên chân đất vàn, vàn cao.
3. Kết quả thực hiện: Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương đã đầu tư tiền và công sức vào việc lây nhiễm nhân tạo đánh giá bệnh bạc lá, chạy gen Xa 21 trên giống lúa BT7KBL.
3.1 Kết quả sơ bộ lây nhiễm nhân tạo và chạy gen các dòng SNC như sau:
3.1.1 Tên nhiệm vụ: Xác định sự có mặt gen kháng Xa 21 trong các mẫu giống lúa do Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương cung cấp.
3.1.2 Tổ chức thực hiện: Bộ môn Sinh học Phân tử - Viện di truyền nông nghiệp
a. Vật liệu nghiên cứu: 7 dòng lúa Bắc Thơm KBL gieo trồng tại ruộng thí nghiệm của Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương (bảng 1);
Bảng 1: Danh sách các dòng lúa Bắc Thơm KBL sử dụng trong nghiên cứu

Stt	Ký hiệu	Stt	Ký hiệu
1	D1	5	D17
2	D6	6	D35
3	D10	7	D41
4	D14

- Giống IRBB21 (mang gen kháng Xa21), giống đối chứng âm IR24 (không mang gen kháng Xa21) do Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI cung cấp;
- Giống Bắc thơm 7 do Viện Di truyền Nông nghiệp cung cấp;
- Cặp mồi STS pTA248 liên kết chặt với gen kháng bệnh bạc lá Xa21 (Huang et al., 1997) (bảng 2)
Bảng 2: Trình tự chỉ thị pTA248 liên kết với gen kháng bạc lá Xa21

Tên mồi	Trình tự	NST	Gen kháng
pTA248	F: 5’- AGACGCGGAAGGGTGGTTCCCGGA-3’ R: 5’-AGACGCGGTAATCGAAGATGAAA-3’	11	Xa21

 NST: Nhiễm sắc thể
Bảng 3. Danh sách các chủng vi khuẩn bạc lá sử dụng trong nghiên cứu

STT	Tên chủng	Phân lập trên giống	Địa điểm thu thập mẫu bệnh
1	X19-2	Bắc Thơm	Quảng Xương, Thanh Hóa
2	X15-1	Bắc Thơm	Quỳnh Lưu, Nghệ An
3	ND4-2	Bắc Thơm	Nam Trực, Nam Định

Bảng 4. Thang điểm đánh giá khả năng kháng bạc lá (IRRI, 2002)

Chiều dài vết bệnh (cm)	Mô tả
0 - 5	Kháng (R)
> 5 - 10	Kháng vừa (MR)
> 10 - 15	Nhiễm vừa (MS)
> 15 cm	Nhiễm (S)

 
3.1.3 Kết quả  đánh giá
Kết quả phân tích chỉ thị phân tử ở phần trên đã cho thấy cả 7 dòng lúa D1, D6, D10, D14, D17, D35 và D41 đều mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử. Những dòng lúa này được tiến hành lây nhiễm nhân tạo trên đồng ruộng với 3 chủng vi khuẩn X19-2, X15-1 và ND4-2 để đánh giá khả năng kháng trên thực tế đồng ruộng của gen kháng Xa21 có mặt trong các dòng lúa. Kết quả đánh giá kiểu hình tính kháng với các chủng vi khuẩn của các dòng lúa nghiên cứu được ghi nhận sau 18 ngày lây nhiễm (Hình 1).

Hình 1. Dòng lúa D1 sau 18 ngày lây nhiễm nhân tạo với chủng vi khuẩn bạc lá

Bảng 5: Kết quả đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng lúa nghiên cứu thông qua phân tích kiểu gen và đánh giá kiểu hình tính kháng
Dòng lúa	Chủng vi khuẩn			Biểu hiện tính kháng (R/MR/S)	Gen kháng Xa21
	X19-2	X15-1	ND4-2
D1	8.1	5.0	6.0	MR/R/MR	100% đồng hợp
D6	5.7	3.2	3.6	MR/R/R	100% đồng hợp
D10	7.1	5.8	6.0	MR/MR/MR	100% đồng hợp
D14	6.7	4.7	4.8	MR/R/R	100% đồng hợp
D17	9.7	5.0	4.9	MR/R/R	100% đồng hợp
D35	5.7	4.2	4.8	MR/R/R	100% đồng hợp
D41	5.0	3.4	4.0	R/R/R	100% đồng hợp
IRBB21	8.0	1.6	4.6	MR/R/R	100% đồng hợp

4. Kết luận:
4.1. Qua sản xuất thử và sản xuất khu vực hóa ở 18 tỉnh, thành các tỉnh phía Bắc nhiều vùng có điều kiện dễ phát sinh bệnh bạc lá: Nam Định, tại xã Cộng Hòa, huyện Vụ Bản, xã Yên Mỹ, huyện Ý Yên, xã Giao Tiến và xã Giao Xuân, huyện Giao Thủy; xã Xuân Châu, xã Xuân Phong, xã Thọ Nghiệp, huyện Xuân Trường; các tỉnh Hưng Yên, Hà Nam, Thái Bình, Hải Dương, thành phố Hà Nội, Ninh Bình, Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Thanh Hóa, Nghệ An, Bình Định .v.v. Tổng diện tích gieo cấy hàng năm đạt gần 30.000 ha, tương đương 6 năm 12 vụ; đã khẳng định giống lúa Bắc thơm số 7 kháng bạc lá có chứa gen Xa 21 kháng được bệnh bạc lá, giữ được chất lượng gạo, như Bắc thơm số 7 được nông dân các tỉnh chấp nhận và tiếp thu mở rộng đưa nhanh vào sản xuất ở vụ mùa BT 7KBL đã trở thành nhu cầu không thể thiếu đối với người nông dân.
4.2. Kết quả chạy gen Xa 21 các dòng lúa BT7KBL siêu nguyên chủng
- Kết quả phân tích PCR 7 dòng lúa với chỉ thị pTA248 liên kết chặt với gen kháng Xa21 cho thấy cả 7 dòng lúa D1, D6, D10, D14, D17, D35 và D41 của Công ty Cổ phần giống cây trồng Hải Dương đều mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử.
- Kết quả lây nhiễm nhân tạo 7 dòng lúa với 3 chủng vi khuẩn bạc lá đại diện X19-2, X15-1 và ND4-2 cho thấy các dòng đều biểu hiện tính kháng vừa đến kháng với bệnh bạc lá, trong đó dòng D41 có khả năng kháng tốt với cả ba chủng vi khuẩn đưa vào đánh giá. Kết quả đánh giá kiểu hình tính kháng trong nghiên cứu này hoàn toàn phù hợp với những nhận định quốc tế về khả năng kháng phổ rộng và kháng vừa của gen Xa21 với bệnh bạc lá.
4.3. Kết quả phân tích chất lượng BT7KBL
Do Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc gia cung cấp cho thấy: BT7KBL và Bắc thơm 7 có sự chệch lệch nhau không đáng kể ở các chỉ tiêu: Tỷ lệ gạo lật, tỷ lệ gạo nguyên/thóc, chiều dài hạt gạo, tỷ lệ Dài/rộng hạt gạo, nhiệt độ hóa hồ, hàm lượng Amyloza, hàm lượng Protein. Giống Bắc thơm 7 kháng bệnh bạc lá tỏ ra vượt trội hơn giống bắc thơm 7 ở một số chỉ tiêu sau: Tỷ lệ gạo nguyên cao hơn 3,08%, tỷ lệ trắng trong cao hơn 5,4%, cơm trắng hơn gạo của BT7. Tuy nhiên ở chỉ tiêu tỷ lệ gạo xát của giống BT7KBL thấp hơn giống Bắc thơm 7 (2,0%)
Đánh giá chất lượng cơm của giống Bắc thơm 7 kháng bệnh bạc lá cho thấy: giống BT7KBL có các chỉ tiêu độ mềm, độ dính, độ trắng, độ bóng tương đương với đối chứng. Độ ngon được đánh giá cao hơn đối chứng tức là ăn ngon cơm hơn đối chứng.