Nghiên cứu đa dạng di truyền nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ phân tích đa dạng di truyền của nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa tại miền Bắc và miền Trung Việt Nam.

Trường đại học

Đại học Quốc gia Hà Nội

Chuyên ngành

Sinh học thực nghiệm

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn thạc sĩ

2018

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Bệnh đạo ôn hại lúa do nấm M. oryzae gây ra

1.1.1. Giới thiệu về nấm M.oryzae gây bệnh đạo ôn

1.1.2. Triệu chứng, điều kiện phát sinh và phát triển bệnh

1.1.3. Cơ chế tương tác giữa nấm M.oryzae và cây lúa

1.1.4. Tình hình bệnh đạo ôn hại lúa ở Việt Nam và trên thế giới

1.2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu nghiên cứu

2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.3. Nội dung nghiên cứu

2.4. Các phương pháp được nghiên cứu

2.4.1. Thu thập mẫu bệnh và phân lập chủng nấm đạo ôn gây bệnh trên lúa tại một số tỉnh miền Bắc và miền Trung

2.4.2. Phương pháp thu thập mẫu bệnh

2.4.3. Phương pháp phân lập mẫu bệnh

2.4.4. Đánh giá đa dạng di truyền các dòng nấm đạo ôn bằng chỉ thị SSR

2.4.4.1. Phương pháp PCR

2.4.4.2. Phương pháp điện di

2.4.4.3. Phân tích kết quả

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả thu thập mẫu bệnh và phân lập nấm đạo ôn M. oryzae gây bệnh trên lúa

3.1.1. Kết quả thu thập mẫu lúa bị bệnh đạo ôn

3.1.2. Kết quả phân lập nấm đạo ôn M. oryzae gây bệnh trên lúa

3.2. Kết quả tách chiết DNA và kiểm định các chủng nấm đạo ôn M. oryzae đã phân lập bằng chỉ thị phân tử

3.2.1. Kết quả tách chiết DNA của các chủng phân lập

3.2.2. Kết quả kiểm định các chủng phân lập bằng chỉ thị phân tử

3.3. Kết quả giải trình tự và xây dựng cây phân loại di truyền quần thể nấm Magnaporthe oryzae

3.3.1. Kết quả giải trình tự sản phẩm phản ứng PCR với SSR

3.3.2. Cây phân loại di truyền và mức độ đa dạng di truyền của quần thể nấm Magnaporthe oryzae

4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về đánh giá đa dạng di truyền nấm Magnaporthe oryzae

Nấm Magnaporthe oryzae là tác nhân chính gây ra bệnh đạo ôn trên lúa, một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng nhất trong sản xuất nông nghiệp. Việc đánh giá đa dạng di truyền của nấm này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế gây bệnh mà còn hỗ trợ trong việc phát triển giống lúa kháng bệnh hiệu quả. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự đa dạng di truyền của quần thể nấm M. oryzae tại miền Bắc và miền Trung Việt Nam, nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho các chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh.

1.1. Đặc điểm sinh học của nấm Magnaporthe oryzae

Nấm M. oryzae có khả năng gây bệnh trên nhiều bộ phận của cây lúa, bao gồm lá, cổ bông và hạt. Nấm này có vòng đời phức tạp, với khả năng sinh sản vô tính và hữu tính, giúp nó thích nghi nhanh chóng với các điều kiện môi trường khác nhau. Đặc biệt, nấm có thể phát triển mạnh mẽ trong điều kiện ẩm ướt và nhiệt độ thích hợp, làm tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh.

1.2. Tình hình bệnh đạo ôn ở Việt Nam

Bệnh đạo ôn đã xuất hiện ở nhiều vùng trồng lúa tại Việt Nam, gây thiệt hại lớn cho năng suất lúa. Theo thống kê, bệnh này có thể làm giảm năng suất lúa từ 20-50%. Việc hiểu rõ tình hình bệnh đạo ôn là cần thiết để có các biện pháp phòng trừ hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu đa dạng di truyền nấm

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về nấm M. oryzae, nhưng việc đánh giá đa dạng di truyền vẫn gặp nhiều thách thức. Sự biến đổi gen nhanh chóng của nấm khiến cho các giống lúa kháng bệnh chỉ có hiệu lực trong thời gian ngắn. Điều này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải liên tục cập nhật thông tin về sự đa dạng di truyền của nấm để phát triển các giống lúa kháng bệnh bền vững.

2.1. Sự biến đổi di truyền của nấm M. oryzae

Nấm M. oryzae có khả năng tiến hóa nhanh chóng, tạo ra các chủng mới có độc tính cao. Sự biến đổi này thường xảy ra do các yếu tố môi trường và áp lực chọn lọc từ các giống lúa kháng bệnh. Việc theo dõi sự biến đổi này là rất quan trọng để phát triển các giống lúa kháng bệnh hiệu quả.

2.2. Khó khăn trong việc phát hiện và phân lập nấm

Quá trình thu thập mẫu bệnh và phân lập nấm M. oryzae gặp nhiều khó khăn do sự đa dạng di truyền cao. Các phương pháp phân lập hiện tại cần được cải tiến để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc xác định các chủng nấm gây bệnh.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền nấm Magnaporthe oryzae

Nghiên cứu đa dạng di truyền của nấm M. oryzae được thực hiện thông qua các phương pháp phân tích di truyền hiện đại như chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat). Phương pháp này cho phép xác định mức độ đa dạng di truyền của các dòng nấm, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh.

3.1. Phương pháp thu thập mẫu và phân lập nấm

Mẫu bệnh được thu thập từ các vùng trồng lúa khác nhau, sau đó tiến hành phân lập nấm M. oryzae bằng các phương pháp nuôi cấy trong môi trường thích hợp. Việc phân lập thành công các chủng nấm là bước quan trọng để tiến hành các phân tích di truyền tiếp theo.

3.2. Phân tích di truyền bằng chỉ thị SSR

Chỉ thị SSR được sử dụng để phân tích đa dạng di truyền của các dòng nấm. Phương pháp này cho phép xác định các locus đa hình, từ đó đánh giá mức độ đa dạng di truyền trong quần thể nấm M. oryzae. Kết quả phân tích sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ đa dạng di truyền của quần thể nấm M. oryzae tại miền Bắc và miền Trung Việt Nam rất cao. Điều này cho thấy sự cần thiết phải liên tục theo dõi và nghiên cứu để phát triển các giống lúa kháng bệnh hiệu quả. Các kết quả này cũng có thể được ứng dụng trong việc xây dựng các chiến lược phòng trừ bệnh đạo ôn trên lúa.

4.1. Mức độ đa dạng di truyền của nấm M. oryzae

Kết quả phân tích cho thấy có nhiều chủng nấm khác nhau với mức độ đa dạng di truyền cao. Điều này cho thấy nấm M. oryzae có khả năng thích nghi tốt với các điều kiện môi trường khác nhau, làm tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong chọn tạo giống lúa

Thông tin về mức độ đa dạng di truyền của nấm M. oryzae sẽ giúp các nhà khoa học phát triển các giống lúa kháng bệnh hiệu quả hơn. Việc áp dụng các gen kháng mới vào giống lúa sẽ giúp tăng cường khả năng chống chịu của cây trồng trước bệnh đạo ôn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong nghiên cứu nấm

Nghiên cứu đa dạng di truyền nấm Magnaporthe oryzae là một lĩnh vực quan trọng trong việc phát triển giống lúa kháng bệnh. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin về sự đa dạng di truyền của nấm mà còn mở ra hướng đi mới cho các chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh bền vững. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế tiến hóa của nấm và phát triển các biện pháp phòng trừ hiệu quả.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu đa dạng di truyền

Nghiên cứu đa dạng di truyền giúp hiểu rõ hơn về cơ chế gây bệnh của nấm M. oryzae, từ đó phát triển các giống lúa kháng bệnh hiệu quả. Điều này không chỉ giúp bảo vệ sản xuất lúa mà còn đảm bảo an ninh lương thực quốc gia.

5.2. Hướng đi tương lai trong nghiên cứu nấm

Trong tương lai, cần tiếp tục áp dụng các công nghệ mới trong nghiên cứu đa dạng di truyền nấm M. oryzae. Việc kết hợp giữa nghiên cứu di truyền và công nghệ sinh học sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển giống lúa kháng bệnh hiệu quả và bền vững.

16/08/2025

Bạn đang xem trước tài liệu:

Luận văn thạc sĩ đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể nấm magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa ở miền bắc và miền trung việt nam bằng chỉ thị ssr

Tải đầy đủ

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh đạo ôn do nấm sợi Magnaporthe oryzae gây ra là một trong những bệnh gây hại nghiêm trọng đối với sản xuất lúa gạo ở Việt Nam và trên thế giới. Theo ước tính, dịch bệnh này có thể làm giảm từ 35-50% tổng sản lượng lương thực toàn cầu. Ở Việt Nam, bệnh đạo ôn đã xuất hiện ở cả 8 vùng sinh thái nông nghiệp, đặc biệt nghiêm trọng tại Đồng bằng sông Hồng với điều kiện khí hậu ẩm nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển của nấm bệnh. Vụ đông xuân 2011, diện tích lúa bị nhiễm bệnh đạo ôn lá lên tới 243.803 ha, trong đó diện tích nhiễm nặng là 5.234 ha; diện tích nhiễm bệnh đạo ôn cổ bông là 51.681 ha, trong đó diện tích nhiễm nặng là 653 ha. Mức độ thiệt hại do bệnh đạo ôn gây ra có thể lên đến 20% năng suất lúa hàng năm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh lương thực quốc gia.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể nấm Magnaporthe oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa ở miền Bắc và miền Trung Việt Nam bằng chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats). Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2018, tại Phòng thí nghiệm Việt Pháp LMI RICE-2, Viện Di truyền Nông nghiệp, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chương trình chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn hiệu quả và bền vững, đồng thời góp phần phát triển chiến lược kiểm soát bệnh đạo ôn trên diện rộng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về đa dạng di truyền và tương tác gen-đối-gen trong bệnh lý thực vật. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

Lý thuyết đa dạng di truyền quần thể: Đánh giá mức độ đa dạng di truyền của quần thể nấm M. oryzae thông qua các chỉ thị phân tử SSR, giúp hiểu rõ sự tiến hóa và thích nghi của tác nhân gây bệnh trong các vùng sinh thái khác nhau.
Mô hình tương tác gen-đối-gen (gene-for-gene interaction): Giải thích cơ chế tương tác giữa gen kháng (R) của cây lúa và gen gây bệnh (Avr) của nấm, từ đó xác định tính kháng bền vững của giống lúa trước sự biến đổi nhanh chóng của quần thể nấm.

Các khái niệm chính bao gồm: đa dạng di truyền, chỉ thị SSR, gen kháng R, gen gây bệnh Avr, phản ứng miễn dịch PTI và ETI, và tiến hóa quần thể nấm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu: Thu thập 117 mẫu bệnh đạo ôn trên lúa từ 35 tỉnh thuộc miền Bắc và miền Trung Việt Nam, phân lập được 114 chủng nấm M. oryzae. Trong đó, 58 chủng được chọn để phân tích đa dạng di truyền.
Phương pháp phân tích: Tách chiết DNA từ các chủng nấm phân lập bằng phương pháp enzyme Extralyse, kiểm định bằng PCR với cặp mồi ITS5/ITS4 để xác định chính xác nấm đạo ôn. Đánh giá đa dạng di truyền bằng 13 cặp mồi SSR, trong đó 11 cặp mồi cho kết quả giải trình tự đầy đủ. Sản phẩm PCR được giải trình tự bằng máy Applied Biosystems 3500 Genetic Analyzer và phân tích dữ liệu bằng phần mềm GeneMapper 4.0 và Darwin 6 để xây dựng cây phân loại di truyền.
Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân lập nấm từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2018; tách chiết DNA và PCR từ tháng 9 đến tháng 10; giải trình tự và phân tích dữ liệu từ tháng 10 đến tháng 11 năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thu thập và phân lập mẫu bệnh: Tổng cộng 117 mẫu bệnh được thu thập, trong đó 68,4% từ miền Bắc và 31,6% từ miền Trung. Phân lập thành công 114 chủng nấm M. oryzae (tỷ lệ 97,4%). Mẫu bệnh chủ yếu lấy từ cổ bông (82,9%) và lá (17,1%). Các giống lúa phổ biến như Khang dân, Bắc thơm số 7 và BC15 chiếm phần lớn mẫu thu thập.
Chất lượng DNA và kiểm định nấm: DNA tách chiết có nồng độ dao động từ 33,3 đến 1.432 ng/µl, chỉ số OD260/280 từ 1,71 đến 2,16, đảm bảo chất lượng cho PCR. Tất cả 114 chủng được xác nhận là nấm M. oryzae qua PCR với cặp mồi ITS5/ITS4, sản phẩm PCR có kích thước khoảng 550 bp.
Đa dạng di truyền bằng chỉ thị SSR: Phân tích 58 chủng với 11 cặp mồi SSR cho thấy tổng cộng 53 locus đa hình, kích thước sản phẩm PCR dao động từ 106 đến 287 bp. Chỉ thị Pyrms99B/Pyrms100B tạo ra 11 locus đa hình, cao nhất trong số các chỉ thị. Một số chủng thể hiện đa hình cao với sự khác biệt ở 8-10 locus trên 11 chỉ thị, chứng tỏ quần thể nấm có mức độ đa dạng di truyền cao.
Cây phân loại di truyền: 57 chủng được phân thành 3 nhóm di truyền chính: nhóm I chiếm 47,4%, nhóm II chiếm 40,3%, nhóm III chiếm 12,3%. Không có sự phân tách rõ rệt về mặt di truyền giữa các chủng thu thập từ miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Hồng và miền Trung, cho thấy sự lưu thông gen và đa dạng di truyền chung trong khu vực nghiên cứu.

Thảo luận kết quả

Mức độ đa dạng di truyền cao của quần thể nấm M. oryzae tại miền Bắc và miền Trung Việt Nam phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, tạo thuận lợi cho sự phát triển và tiến hóa nhanh chóng của nấm. Kết quả cây phân loại cho thấy sự giao thoa di truyền giữa các vùng sinh thái, khác với một số nghiên cứu trước đây tại Việt Nam và các quốc gia khác, nơi quần thể nấm có sự phân tách rõ rệt theo vùng địa lý.

Sự đa dạng này có thể là nguyên nhân khiến các gen kháng đơn gen trên lúa nhanh chóng mất hiệu lực do nấm phát sinh các chủng mới có độc lực cao hơn. Do đó, việc hiểu rõ cấu trúc di truyền và mức độ đa dạng của quần thể nấm là cơ sở quan trọng để phát triển các giống lúa kháng bệnh bền vững, đồng thời giúp định hướng chiến lược kiểm soát bệnh đạo ôn hiệu quả hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tần suất các locus đa hình và cây phân loại di truyền thể hiện mối quan hệ giữa các chủng nấm, giúp minh họa rõ ràng sự đa dạng và cấu trúc quần thể.

Đề xuất và khuyến nghị

Tăng cường giám sát đa dạng di truyền của nấm đạo ôn: Thực hiện các nghiên cứu định kỳ để theo dõi sự biến đổi của quần thể nấm, nhằm phát hiện sớm các chủng mới có độc lực cao, giúp điều chỉnh kịp thời chiến lược phòng trừ. Chủ thể thực hiện: Viện Di truyền Nông nghiệp, thời gian: hàng năm.
Phát triển và quy tụ đa gen kháng bệnh trên giống lúa: Áp dụng kỹ thuật chọn tạo giống dựa trên chỉ thị phân tử SSR để quy tụ nhiều gen kháng có phổ rộng, nâng cao tính bền vững của giống lúa trước sự tiến hóa nhanh của nấm. Chủ thể thực hiện: Trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, thời gian: 3-5 năm.
Xây dựng chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM): Kết hợp sử dụng giống kháng, biện pháp canh tác hợp lý và hạn chế sử dụng thuốc hóa học để giảm áp lực chọn lọc lên quần thể nấm, hạn chế sự phát sinh chủng kháng thuốc. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp các tỉnh, thời gian: liên tục.
Đào tạo và nâng cao nhận thức cho nông dân: Tổ chức các khóa tập huấn về nhận biết bệnh đạo ôn, sử dụng giống kháng và biện pháp phòng trừ hiệu quả, góp phần giảm thiểu thiệt hại do bệnh gây ra. Chủ thể thực hiện: Trung tâm khuyến nông, thời gian: hàng vụ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhà nghiên cứu và giảng viên ngành Sinh học thực nghiệm, Di truyền học: Nghiên cứu về đa dạng di truyền và tiến hóa quần thể nấm gây bệnh, ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong phân tích quần thể.
Chuyên gia và cán bộ Viện Di truyền Nông nghiệp, Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển giống lúa kháng bệnh đạo ôn bền vững, xây dựng chiến lược quản lý dịch hại.
Nhà chọn giống và kỹ thuật viên trong lĩnh vực giống cây trồng: Sử dụng dữ liệu đa dạng di truyền để lựa chọn nguồn gen kháng phù hợp, quy tụ gen kháng hiệu quả trong chương trình chọn tạo giống.
Nông dân và cán bộ khuyến nông: Hiểu rõ về bệnh đạo ôn, tác nhân gây bệnh và biện pháp phòng trừ hiệu quả, từ đó áp dụng vào thực tiễn sản xuất nhằm giảm thiệt hại.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần đánh giá đa dạng di truyền của nấm Magnaporthe oryzae?
Đa dạng di truyền giúp hiểu được khả năng tiến hóa và thích nghi của nấm, từ đó dự báo sự xuất hiện của các chủng mới có độc lực cao, hỗ trợ phát triển giống lúa kháng bền vững và chiến lược kiểm soát bệnh hiệu quả.
Chỉ thị SSR có ưu điểm gì trong nghiên cứu đa dạng di truyền?
SSR có tính đa hình cao, phân bố rộng khắp hệ gen, chi phí thấp và dễ dàng phân tích, cho phép đánh giá chính xác sự đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể nấm.
Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong chọn tạo giống lúa?
Dữ liệu đa dạng di truyền giúp xác định các nhóm chủng nấm phổ biến, từ đó lựa chọn gen kháng phù hợp để quy tụ vào giống lúa, nâng cao khả năng kháng bệnh và tính bền vững.
Tại sao không có sự phân tách rõ rệt về mặt di truyền giữa các vùng sinh thái?
Sự lưu thông gen giữa các vùng do di chuyển vật liệu giống, điều kiện khí hậu tương đồng và hoạt động canh tác đã tạo điều kiện cho quần thể nấm có sự giao thoa di truyền, làm giảm sự phân tách địa lý.
Làm thế nào để hạn chế sự phát triển của các chủng nấm mới có độc lực cao?
Áp dụng quản lý dịch hại tổng hợp, sử dụng giống kháng đa gen, hạn chế lạm dụng thuốc hóa học và giám sát thường xuyên quần thể nấm để phát hiện sớm và xử lý kịp thời.

Kết luận

Đã thu thập và phân lập thành công 114 chủng nấm Magnaporthe oryzae từ 117 mẫu bệnh đạo ôn trên lúa ở miền Bắc và miền Trung Việt Nam.
DNA tách chiết đạt chất lượng cao, xác nhận chính xác các chủng nấm bằng PCR với cặp mồi ITS5/ITS4.
Phân tích đa dạng di truyền bằng 11 chỉ thị SSR cho thấy quần thể nấm có mức độ đa dạng di truyền cao với 53 locus đa hình.
Cây phân loại di truyền phân nhóm 57 chủng nấm thành 3 nhóm chính, không phân tách rõ rệt theo vùng sinh thái, cho thấy sự giao thoa di truyền trong khu vực nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh đạo ôn bền vững và xây dựng chiến lược kiểm soát dịch bệnh hiệu quả.

Next steps: Tiếp tục mở rộng nghiên cứu đa dạng di truyền trên quy mô lớn hơn, kết hợp phân tích độc lực các chủng nấm và ứng dụng kết quả vào chương trình chọn tạo giống.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và cán bộ quản lý nông nghiệp nên phối hợp triển khai giám sát đa dạng di truyền nấm đạo ôn định kỳ và áp dụng các biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp để bảo vệ sản xuất lúa bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh đạo ôn hại lúa do nấm M. oryzae gây ra 1. Giới thiệu về nấm M.oryzae gây bệnh đạo ôn Lúa (Oryzae sativa L.) là cây trồng đóng vai trò quan trọng trong nền an ninh lương thực toàn cầu.

Tuy nhiên, sản xuất lúa gạo luôn bị đe dọa bởi các dịch bệnh nguy hiểm, trong đó có bệnh đạo ôn do nấm M. oryzae gây ra. Ở Việt Nam, bệnh đạo ôn là một trong những bệnh gây hại chính và ngày càng trở nên nghiêm trọng đối với nền nông nghiệp sản xuất lúa gạo, làm giảm tới 20% tổng sản lượng lúa gạo hàng năm [40]. Bệnh được phát hiện lần đầu tiên ở Italia năm 1560, sau đó là ở Trung Quốc năm 1637, Nhật Bản năm 1760, Mỹ năm 1906, Ấn Độ năm 1913… Ở Việt Nam, bệnh được Vincens phát hiện vào năm 1921 ở Nam Bộ, năm 1951 Rogen đã xác định sự xuất hiện và gây hại của bệnh ở vùng Bắc Bộ [9].

Oryzae ngoài tấn công cây lúa, còn tấn công các loại cây trồng khác hoặc cỏ dại thuộc họ hòa thảo Poaceae: nấm M. oryzae là loài đa kí chủ, bao gồm nhiều phân dòng (lineage) đặc hiệu loài kí chủ và phân rẽ di truyền [15, 17, 55]. Nấm có thể gây nhiễm trên lá, thân, nốt thân và cổ bông bằng các công cụ xâm nhiễm như bào tử, giác bám và cọc xâm nhiễm để tấn công tế bào của cây lúa nhằm lấy chất dinh dưỡng cho sự tồn tại và phát triển của chúng [23]. oryzae thường sinh ra các cụm cành từ 3-5 bào tử.

Bào tử phân sinh hình quả lê hoặc hình nụ sen phía dưới phình to, phía trên hơi nhọn, thường có 2-3 vách ngăn ngang, bào tử không màu kích thước trung bình của bào tử nấm 19-23 x 10-12 µm [4, 8]. Cơ quan sinh trưởng của nấm M. oryzae là sợi nấm không màu đa bào, phân nhiều nhánh, sống kí sinh trong mô thực vật. Cành bào tử phân sinh hình trụ, đa bào không phân nhánh, đầu cành thon và hơi gấp khúc, thường mọc thành chùm ở khí khổng, có 2-4 vách ngăn ngang, mang một hay nhiều bào tử phân sinh (1-20 bào tử).

Cành bào tử phân sinh là cơ quan sinh ra bào tử vô tính tạo thành một lớp mốc mịn màu xám trên bề mặt vết bệnh ở lá, ở cổ bông và đốt thân. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Vòng đời của nấm đạo ôn được thể hiện trong Hình 1. Nấm đạo ôn bắt đầu chu kì xâm nhiễm khi bào tử đơn tiếp xúc với bề mặt của cây chủ. Bào tử đơn gắn vào phần kị nước của lớp biểu bì và nảy mầm, tạo ra một ống mầm nhỏ, phần này sau đó sẽ tạo thành móc trước khi phân tách thành giác bám.

Quá trình xâm nhập bắt đầu xảy ra khi giác bám trưởng thành tạo thành một cái “chốt” trương phồng lên tạo ra áp suất giúp nó có khả năng đâm xuyên qua bề mặt vật chủ. Sự tổn thương xảy ra trong khoảng 72 đến 96 giờ sau khi xâm nhiễm và sự hình thành bào tử xảy ra trong điều kiện ẩm, có sương [45].1Vòng đời của nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae [45] Đến nay, bộ gen của nấm đạo ôn M. oryzae đã được giải trình tự đầy đủ do nhóm nghiên cứu của [19], có 11.109 gen được dự đoán với kích thước khoảng 3,5 kb cho mỗi gen trong hệ genome của nấm M. Các nghiên cứu trước đây cho thấy nấm đạo ôn M.

oryzae có mức độ đa dạng di truyền cao và khả năng tiến hóa nhanh chóng trong tự nhiên. oryzae có thể thích nghi với các gen kháng mới và áp lực chọn lọc trong vòng vài năm sau khi bùng phát [18, 24]. Sự thích nghi của nấm thường liên quan đến các đột biến và tái tổ hợp di truyền thúc đẩy quá trình tiến hóa trong quần thể nấm đạo ôn và làm vô hiệu hóa các gen kháng của thực vật [37, 57]. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Triệu chứng, điều kiện phát sinh và phát triển bệnh Triệu chứng Các triệu chứng của bệnh đạo ôn trên lúa bao gồm các tổn thương có thể tìm thấy ở hầu hết các bộ phận của cây như: lá, cổ lá, cổ bông, bông, gié, hạt (Hình 1. Trên bề mặt vết bệnh đều có thể hình thành bào tử trông giống như lớp mốc xám hoặc màu ánh bạc [53].Triệu chứng vết bệnh đạo ôn trên cây lúa A: đạo ôn trên lá, B: đạo ôn cổ lá, C: đạo ôn cổ bông, D: đạo ôn trên hạt + Trên lá: Lúc đầu vết bệnh chỉ nhỏ như đầu mũi kim, màu xám xanh, sau chuyển sang màu nâu, rồi lan rộng dần ra thành hình thoi, xung quanh màu nâu đậm, giữa màu xám trắng. Nếu nặng, nhiều vết liên kết lại với nhau tạo thành mảng lớn, có thể làm lá bị khô cháy, cây lúa lụi tàn, gây thất thu năng suất nghiêm trọng. + Trên cổ lá: Vết bệnh hình khum theo chiều cong giữa cổ lá và phiến lá, từ cổ lá vết bệnh sẽ lan ra bẹ lá và phiến lá làm cho lá lúa bị khô lụi và gãy gục.

Nấm sản sinh ra các bào tử ngay trên các tổn thương này. + Trên cổ bông và bông: Gây thiệt hại nghiêm trọng nhất, trên cổ bông và gié lúa ban đầu xuất hiện các đốm nhỏ sau lan ra theo chiều dài làm cả đoạn cổ bông có màu nâu xám, khô tóp. Làm cho bông nhỏ, có nhiều hạt lép lửng, dễ gãy, gié dễ gãy rụng làm giảm năng suất, giảm chất lượng hạt gạo. + Trên hạt: Các vết bệnh không đặc trưng về hình dạng, màu nâu đen hoặc xám.

Nấm có thể kí sinh cả ở vỏ trấu và bên trong hạt, làm hạt lúa bị lép, nếu bị 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com bệnh sớm, hạt lúa có thể bị lép hoàn toàn. Hạt giống bị bệnh là nguồn truyền bệnh sang vụ khác. Điều kiện phát sinh và phát triển bệnh Nấm đạo ôn sinh trưởng thích hợp ở nhiệt độ 25-28oC và độ ẩm không khí là 93% trở lên, bào tử nảy mầm tốt nhất ở nhiệt độ 24-28oC, và có giọt nước. Ở điều kiện thời tiết âm u trong vụ lúa đông xuân, độ ẩm không khí bão hoà thuận lợi nhất cho nấm bệnh phát sinh, dễ xâm nhập vào cây.

Ngoài ra, với biên độ nhiệt ngày và đêm chênh lệch nhau cũng làm gia tăng sự phát triển nấm bệnh.Một số nguyên nhân khác có thể từ giống lúa, đặc tính của giống lúa nhiễm bệnh (giống mẫn cảm) cũng là điều kiện cho bệnh phát sinh và dễ dàng lây lan trên diện rộng làm bùng phát dịch bệnh [8]. Cơ chế tương tác giữa nấm M.oryzae và cây lúa Bệnh đạo ôn do nấm M. oryzae gây ra là một ví dụ điển hình về loại tác nhân gây bệnh có khả năng tiến hóa nhanh, là sinh vật mô hình được quan tâm nghiên cứu trong bệnh lý thực vật [2, 52]. Nghiên cứu di truyền ở mức độ phân tử về bệnh ở thực vật, theo các nghiên cứu của [21, 22, 36] cho thấy hệ thống miễn dịch bẩm sinh của thực vật có hai lớp.

Lớp đầu tiên được điều chỉnh bởi các thụ thể ngoại bào, màng tế bào hoặc các thụ thể nhận dạng mẫu (pattern recognition receptors: PRRs). Khi tác nhân gây bệnh thâm nhập vào thành tế bào, các thụ thể ngoại bào sẽ nhận ra các mẫu phân tử của mầm bệnh (PAMPs: pathogen-associated molecular patterns). PRRs kích hoạt phản ứng miễn dịch yếu gọi là PTI (PAMP - Triggered immunity) làm ức chế sự xâm nhiễm của mầm bệnh. Tuy nhiên, tác nhân gây bệnh đã phát triển các effector (chất hiệu ứng) nhằm né tránh và ngăn chặn các PTI.

Do vậy, thực vật tiếp tục khởi động phản ứng miễn dịch thứ hai được kích hoạt bởi tác nhân (ETI -Effector-triggered immunity). Khi đó, các protein của gen kháng bệnh (R) là các thụ thể (receptor) trong tế bào ở cây sẽ kích hoạt ETI và sẽ ngăn chặn sự xâm nhiễm của mầm bệnh. Phản ứng miễn dịch loại này diễn ra nhanh chóng, gây đáp ứng miễn dịch mạnh mẽ, thường được gắn kết với phản ứng siêu nhạy cảm (hypersensitive reaction: HR) [21, 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Ở nấm đạo ôn Magnaporthe oryzae, đến nay đã có 15 loại tác nhân gây bệnh đã được xác định, bao gồm 9 tác nhân Avr (PWL1, PWL2, AvrPi-ta, AvrPiz-t, Avr-Pia, AvrPii, Avr-Pik/km/kp, Avr1-CO39, and ACE1) và 6 tác nhân mới được xác định là các protein: BAS1, BAS2, BAS3, BAS4, Slp1 và MC69 [35].

Theo [54], ở lúa đã có hơn 100 gen kháng đạo ôn R được xác định, trong đó có 35 gen đã được nhân dòng. Sự tương tác giữa gen R của cây và gen Avr của tác nhân gây bệnh rất đặc hiệu nên một chủng gây bệnh cụ thể (mang gen Avr cụ thể) có thể lây nhiễm bệnh cho một tập hợp các giống cây trồng (không mang gen kháng R tương ứng) [43]. Đây là mối tương tác gen-đối-gen, cụ thể các gen kháng R của cây mã hóa cho receptor giúp nhận diện các phân tử tác nhân effectordo các gen Avr mã hóa được tạo ra từ tác nhân gây bệnh. Khi đó làm khởi động phản ứng phòng thủ ở cây ký chủ, giúp ngăn chặn sự tấn công của tác nhân gây bệnh.

Tuy nhiên, các gen Avr của tác nhân gây bệnh có thể biến đổi để né tránh sự kiểm soát của các gen R thông qua sự đột biến hoặc tái tổ hợp loại bỏ các gen Avr tương ứng. Bên cạnh đó, cây cũng có thể đáp ứng với tác nhân gây bệnh bằng cách thay đổi gen kháng R nhằm nhận diện được các gen Avr mới. Do vậy, sự đồng tiến hóa của gen kháng R và gen gây bệnh luôn tiếp diễn trong tự nhiên [26].Tình hình bệnh đạo ôn hại lúa ở Việt Nam và trên thế giới Tình hình bệnh đạo ôn hại lúa ở Việt Nam Ở Việt Nam, bệnh đạo ôn đã xuất hiện ở cả ba miền: Bắc, Trung, Nam. Do điều kiện khí hậu thời tiết nước ta nóng ẩm mưa nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho nấm đạo ôn phát triển.

Và kết hợp thêm việc lạm dụng thuốc hóa học trong công tác phòng trừ càng làm cho dịch bệnh thêm nghiêm trọng, khó kiểm soát. Theo thống kê của Cục Bảo vệ thực vật, vụ đông xuân 2003-2004 tổng diện tích lúa bị nhiễm đạo ôn ở miền Bắc là 202.998 ha, trong đó diện tích bị nhiễm đạo ôn lá là 178.147 ha (diện tích bị nặng là 4.348 ha), diện tích bị nhiễm đạo ôn cổ bông là 24. Hầu hết các giống phổ biến trong sản xuất đều bị nhiễm đạo ôn với mức độ khác nhau: Khang dân18, Q5, Bắc thơm, VN10, DT10, DT11 v. Đồng bằng sông 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ