Hoạt động Khoa học Công nghệ

Nghiên cứu chọn tạo giống lạc kháng bệnh đốm lá muộn bằng chỉ thị phân tử (giai đoạn II)

26/02/2024

Lạc là một cây trồng có nhiều ý nghĩa ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới. Tuy nhiên, do điều kiện môi trường và áp lực bệnh hại, năng suất trung bình thường bịaảnh hưởng. Bệnh hại chủ yếu ảnh hưởng đến năng suất lạc bao gồm bệnh gỉ sắt (gây ra bởi nấm Puccinia arachidis Speg) và bệnh đốm lá muộn (do nấm Phaseoisariopsis personata (Berk. & Curt Deighton), mỗi năm gây thiệt hại tới 467 triệu USD đến 599 triệu USD (FAO 2007). Theo Y. P. Khedikar, M.V.C Gowda, C. Sarvamangala và cộng sự, (2010): khi cây lạc vừa bị ảnh hưởng của bệnh gỉ sắt và bệnh đốm muộn thì năng suất có thể giảm tới 50 - 70%. Do vậy, việc làm hạn chế các thiệt hại do bệnh gây ra đang là mối quan tâm hàng đầu của các nghiên cứu chọn tạo giống hiện nay.


Bệnh đốm lá muộn là một trong những bệnh lá gây hại nghiêm trọng đối với cây lạc trên toàn thế giới. Tác nhân gây bệnh đốm lá muộn là nấm Phaeoisariopsis personata (Berk. & M.A. Curtis van Arx). Bệnh đốm lá muộn có thể tấn công tất cả các bộ phận phía trên mặt đất của cây lạc như lá, cành, thân, hoa. Trong số các bộ phận bị tấn công thì lá là nơi chịu thiệt hại nặng nề nhất. Bệnh gây hại trên cây bằng cách giảm diện tích quang hợp do sự hình thành vết bệnh, và gây rụng lá. Nấm bệnh sản sinh ra độc tố Cercosporin làm giảm hiệu lực hoạt động của lá và là một trong những nhân tố gây nên hiện tượng rụng lá lạc. Tính trên toàn thế giới, mức độ giảm năng suất có thể từ 10 - 50%, con số này thay đổi ở các vùng và mùa khác nhau.

Cây lạc là một loại cây công nghiệp quan trọng của nước ta, chính vì vậy công tác chọn tạo giống lạc đã được chú trọng từ lâu và đã thu được nhiều thành tựu quan trọng. Nhiều giống lạc mới có năng suất cao, chất lượng tốt đã được tạo ra và đã đóng góp hết sức tích cực trong việc tăng năng suất lạc, tăng sản phẩm cho xã hội, tăng thu nhập cho người sản xuất. Tuy nhiên, các giống lạc của ta hiện nay còn nhiễm một số bệnh, đặc biệt là bệnh đốm lá muộn - nguyên nhân làm giảm năng suất và chất lượng. Chính vì vậy, việc quy tụ các đặc tính kháng bệnh vào các giống có tiềm năng năng suất, chất lượng để đáp ứng nhu cầu về giống của sản xuất là hết sức quan trọng. Để làm được điều này, ngoài các phương pháp chọn giống truyền thống cần có sự hỗ trợ của các kỹ thuật công nghệ sinh học. Thực tế công việc chọn tạo giống hiện nay đã chỉ ra rằng, có nhiều tính trạng nông sinh học trên cây lạc rất khó lựa chọn nếu chỉ dùng phương pháp truyền thống. Sử dụng các loại chỉ thị phân tử trong phân tích di truyền giữa các giống lạc trồng đã cho thấy rất ít sự đa dạng về kiểu gen, chứng tỏ cây lạc trồng có một nền di truyền hẹp. Công nghệ chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) giúp các nhà chọn giống loại trừ được các tính trạng không mong muốn liên kết trong các phép lai và chọn lọc. Do đó, việc nghiên cứu xác định các chỉ thị phân tử có liên quan đến tính kháng bệnh đốm lá muộn góp phần thiết thực trong việc chọn tạo giống kháng bệnh. Ngoài ra, nghiên cứu lập bản đồ QTLs liên kết với yếu tố cấu thành năng suât cũng rất cần thiết và cấp bách. Việc nghiên cứu di truyền tính trạng năng suất giúp các nhà chọn giống có thể quy tụ những đặc tính năng suất vào một cá thể. Để đáp ứng yêu cầu về giống của thực tiễn sản xuất, ThS. Phan Thanh Phương cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Di truyền Nông nghiệp đã thực hiện: Nghiên cứu chọn tạo giống lạc kháng bệnh đốm muộn bằng chỉ thị phân tử (giai đoạn II) với mục tiêu tạo được giống lạc kháng bệnh đốm lá muộn có năng suất cao (khoảng 3,5 tấn/ha), kháng bệnh đốm muộn bằng chỉ thị phân tử.

Cây lạc (Arachis hypogaea L.) (2n = 4x = 40) là một trong những cây lấy dầu quan trọng nhất trên thế giới, được trồng phổ biến ở nhiều khu vực, từ châu Mỹ, châu Phi và châu Á với diện tích canh tác hàng năm tính trên toàn cầu lên tới gần 22,2 triệu ha, với sản lượng xấp xỉ 35 triệu tấn, năng suất bình quân đạt 15,5 tạ/ha. Nhiều loài lạc được trồng để lấy hạt làm thức ăn, nhưng chỉ có Arachis hypogaea L. được thuần hoá và trồng phổ biến nhất.

Chi Arachis thuộc họ Fabaceae, bộ Aeschynomeneae, dưới bộ Stylosanthenae. Có tới 80 loài được mô tả trong chi, tập hợp thành 9 phân chi theo hình thái học, phân bố địa lý và khả năng lai tạo. Hầu hết các loài Arachis đều lưỡng bội, nhưng chỉ có loài lạc trồng là dị tứ bội (kiểu nhân AABB, 2n = 4x = 40), nằm trong phân chi Arachis bao gồm 25 loài lưỡng bội và một loài tứ bội hoang dại khác (Arachis monticola). Loài lạc trồng Arachis hypogaea được phân chia, dựa vào sự có mặt hay vắng mặt của hoa trên thân chính, thành hai loài phụ hypogaea và fastigiata. Hai loài phụ này lại được chia nhỏ hơn nữa thành 6 thứ khác. Sự phân chia này dựa theo đặc tính sinh trưởng, kiểu nở hoa và phân cành, sự có mặt của lông trên mặt lá và số lượng hạt trong mỗi quả nhưng cũng được trợ giúp thêm bằng các phân tích protein và hệ gen. Loài A. hypogaea lại chia thành 2 thứ là A. hypogaea (Virginia) và A. hirsuta (Peruvian); còn loài phụ A. fastigiata có 4 thứ là A. fastigiata (Valencia), A. vulgaris (Spainish), A. peruviana và A. aequatoriana. Phân tích RFLP bao gồm 17 loài nhị bội trong phân chi Arachis và loài A. hypogaea đã chỉ ra nguồn gốc loài lạc trồng hiện nay và các loài tổ tiên có họ hàng với A. duranensis (kiểu nhân A) và A. ipaensis (kiểu nhân B).

Cây lạc là một trong những cây trồng chính ở hầu hết các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới trên thế giới, có nguồn gốc ở Nam Mỹ (Brazin, Bolivia, Argentina, Urugoay) (Singh và Simpson, 1994). Diện tích lạc ở trên thế giới là 24.000.000 ha (FAOSTAT, 2007). Ở Mỹ, năm 2005 diện tích trồng lạc là 598.000 ha với tổng sản lượng là 2.200.00 tấn tập chung chính ở các bang như Alabama, Florida, Georgia, New Mexico, Noth Crolia, Oklahoma, South Carolia, Texas và Virginia. Cây lạc có phổ thích ứng rộng với các chân đất, từ đất pha cát, đất cằn, đất sét đến đất cát, thậm chí đất chua, đất kiềm. Bên cạnh giá trị thực phẩm của hạt lạc, thân cây lạc cũng là nguồn thức ăn quan trọng cho gia súc ở nhiều vùng trên thế giới. Vỏ ngoài của lạc cũng được dùng làm nhiên liệu, làm tốt đất, làm dây thừng, làm ván cứng... Cây lạc cũng là loại cây rất quan trọng trong việc trồng xen làm tăng nguồn thu nhập trong 9 các đồn điền dừa, cao su, chuối... trước khi những cây trồng này cho thu hoạch. Ở châu Phi và châu Á, lạc còn được trồng xen với ngô, lúa miến, lúa mạch, dừa. Thậm chí, ở hộ gia đình nhỏ cũng có thể trồng lạc và thu lại nguồn lợi cao cho nông dân.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Trong tập đoàn 24 dòng/giống đã được sàng lọc bằng 6 chỉ thị liên kết với QTLs/gen từ cây nhận gen, đó là các dòng: CL23; CL24, CL25, CL26; CL6, ĐM5, CL8, CL9, ĐM1, CL10, ĐM2, CL11, ĐM3, CL22, CL13, CL14, CL15, CL16, CL17, ĐM4, CL18, CL19, CL20 và dòng kháng bệnh đốm lá muộn (PM179, GM633, GM2301, IPAHM103, TC9F10 và GM1760), chúng tôi đã xác định được các dòng/giống nghiên cứu đều mang gen kháng bệnh đốm lá muộn CL21

24 dòng/giống lạc từ vật liệu khởi đầu, các tập đoàn kháng cao nhất với bệnh đốm lá muộn là: ĐM1; ĐM2; ĐM3; ĐM4; ĐM5; CL6; CL8; CL9; CL14; CL17; CL18; CL24; (Tỷ lệ bệnh là 3,0% - 3,3%; Chỉ số bệnh là 0,7% - 0,9%).

Kết quả lây bệnh nhân tạo cho thấy 83,3% cây xuất hiện triệu chứng bệnh đốm lá muộn giống hệt triệu chứng bệnh ngoài đồng ruộng. Kết quả phân lập lại các vết bệnh sau khi lây bệnh cũng thấy loài nấm này. Như vậy, tác nhân gây bệnh đốm lá muộn là nấm Phaeoisaraopsis personate.

Kết quả đánh giá cho thấy, sau thời gian bảo quản 3 tháng, 6 tháng và 9 tháng ở cả phương pháp bảo quản nấm Phaeoisaraopsis personate vẫn phát triển bình thường và sinh bào tử tốt, tuy nhiên thời gian bảo quản lâu hơn thì mật độ nấm có giảm đi và phương pháp bảo quản khô nấm duy trì sức sống tốt hơn bảo quản nước. Phương pháp bảo quản khô sau khi lưu giữ nguồn nấm thời gian 3 tháng, 6 tháng và 9 tháng, nấm Phaeoisaraopsis personate vẫn phát huy khả năng gây bệnh, tỷ lệ cây phát bệnh đạt 80,3 - 85,1%.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19452/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)

Trích nguồn "Cục Thông tin KH&CN Quốc gia"

https://vista.gov.vn/vi/news/ket-qua-nghien-cuu-trien-khai/nghien-cuu-chon-tao-giong-lac-khang-benh-dom-la-muon-bang-chi-thi-phan-tu-giai-doan-ii-8166.html