## Tổng quan nghiên cứu

Rầy nâu Nilaparvata lugens (Stal) là một trong những côn trùng gây hại nghiêm trọng nhất đối với cây lúa, đặc biệt tại các nước nhiệt đới như Việt Nam. Theo ước tính, rầy nâu gây thiệt hại khoảng 20% tổng sản lượng lúa hàng năm tại Việt Nam, ảnh hưởng lớn đến an ninh lương thực và kinh tế nông nghiệp. Từ khi lúa cao sản được trồng đại trà, đã ghi nhận ba đợt bộc phát rầy nâu lớn vào các năm 1977-1979, 1991-1993 và 2006-2008, với chu kỳ bộc phát trung bình 12-14 năm. Việc sử dụng thuốc trừ sâu truyền thống không những không kiểm soát hiệu quả mà còn làm tăng sự thích nghi của rầy nâu, dẫn đến bùng phát dịch hại. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển giống lúa kháng rầy nâu là cấp thiết nhằm giảm thiểu thiệt hại, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm đánh giá tính kháng rầy nâu của các dòng, giống lúa thu thập được tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), phân nhóm di truyền và ứng dụng công nghệ chọn giống bằng chỉ thị phân tử để tạo ra 2-3 dòng lúa thuần ưu việt, kháng ổn định với quần thể rầy nâu tại vùng này. Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 06/2014 đến 02/2018, tại các phòng thí nghiệm và ruộng thí nghiệm của Viện lúa ĐBSCL, với phạm vi thu thập vật liệu tại 10 tỉnh ĐBSCL và 4 quần thể rầy nâu đặc trưng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc xác định nguồn gen kháng, ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống và ý nghĩa thực tiễn trong việc cung cấp vật liệu kháng bền vững, góp phần phát triển sản xuất lúa bền vững tại Việt Nam.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa**: Bao gồm ba cơ chế chính là kháng hóa sinh (antibiosis), không ưa thích (antixenosis) và chống chịu (tolerance). Kháng hóa sinh liên quan đến các chất hóa học như alkaloid, flavonoid làm giảm sự sống và sinh sản của rầy. Kháng không ưa thích liên quan đến đặc tính bề mặt cây như lớp sáp, hàm lượng silic làm rầy không thích cư trú và ăn. Cơ chế chống chịu giúp cây giảm thiểu tác hại khi bị rầy tấn công, duy trì năng suất.
- **Di truyền tính kháng rầy nâu**: Tính kháng được điều khiển bởi nhiều gen kháng đã được xác định như Bph1, bph2, Bph3, bph4, Bph6, Bph17, Bph20, Bph21, Bph32... Các gen này có thể là gen trội hoặc lặn, phân bố trên nhiều nhiễm sắc thể khác nhau. Sự kết hợp đa gen giúp tăng tính kháng bền vững.
- **Biotype rầy nâu và sự thích nghi**: Rầy nâu có nhiều biotype với mức độ độc tính khác nhau, có khả năng thích nghi và phá vỡ tính kháng của các giống lúa đơn gen. Việc nghiên cứu biotype và độc tính rầy nâu giúp lựa chọn gen kháng phù hợp.
- **Chọn giống bằng chỉ thị phân tử (MAS)**: Sử dụng các chỉ thị SSR để xác định sự hiện diện của gen kháng trong vật liệu giống, giúp rút ngắn thời gian và tăng độ chính xác trong chọn giống.
- **Phương pháp lai hồi giao cải tiến (MABC)**: Kết hợp lai truyền thống với chọn lọc bằng chỉ thị phân tử để chuyển gen kháng vào giống ưu tú, giảm số lần lai hồi giao và thời gian chọn tạo giống.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu**: Bộ giống lúa cao sản (115 giống), bộ giống lúa mùa (119 accession), bộ giống chỉ thị (15 giống), bộ giống phổ biến tại ĐBSCL (14 giống), cùng 4 quần thể rầy nâu thu thập tại Cần Thơ, Đồng Tháp, Tiền Giang, Hậu Giang.
- **Phương pháp phân tích**: Đánh giá kiểu hình tính kháng rầy nâu bằng phương pháp hộp mạ theo tiêu chuẩn SES, đánh giá kiểu gen bằng phân tích SSR liên kết với các gen kháng. Sử dụng kỹ thuật PCR, điện di gel agarose để xác định sự hiện diện của gen kháng.
- **Timeline nghiên cứu**: Tiến hành từ tháng 06/2014 đến 02/2018, bao gồm thu thập mẫu, đánh giá kiểu hình và kiểu gen, phát triển quần thể lai hồi giao, chọn lọc dòng mang gen kháng, và khảo nghiệm ngoài đồng.
- **Chọn mẫu**: Bộ giống được thu thập đại diện cho đa dạng nguồn gen tại ĐBSCL, quần thể rầy nâu được chọn từ các vùng có độc tính cao nhằm đảm bảo tính thực tiễn của nghiên cứu.
- **Phân tích số liệu**: Tính chỉ số hại dựa trên thang đánh giá SES, phân tích đa dạng di truyền và phân nhóm bằng phần mềm chuyên dụng, so sánh hiệu quả kháng giữa các dòng, giống.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- Đã đánh giá tính kháng rầy nâu trên 115 giống lúa cao sản và 119 accession lúa mùa, kết quả cho thấy khoảng 30% số giống có mức độ kháng từ kháng vừa đến rất kháng, trong đó các giống mang gen Bph3, Bph17, Bph20, Bph21, Bph32 thể hiện tính kháng bền vững.
- Phân tích SSR xác định sự hiện diện của các gen kháng chủ lực trong các dòng lai và dòng hồi giao, với tỷ lệ thành công chọn lọc gen kháng đạt trên 85%.
- Qua phương pháp lai hồi giao kết hợp chỉ thị phân tử (MABC), đã tạo ra 2-3 dòng lúa thuần ưu việt mang đa gen kháng rầy nâu, có khả năng kháng ổn định với quần thể rầy nâu tại ĐBSCL, đồng thời giữ được năng suất và thời gian sinh trưởng phù hợp.
- Độc tính của quần thể rầy nâu tại ĐBSCL có xu hướng tăng, đặc biệt tại Tiền Giang và Hậu Giang, làm giảm hiệu quả của các gen kháng đơn gen như Bph1, bph2, đòi hỏi phải sử dụng các dòng đa gen kháng để duy trì tính kháng bền vững.

### Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự bùng phát rầy nâu và giảm hiệu quả của các giống kháng đơn gen là do sự thích nghi và biến đổi biotype của rầy nâu, cũng như các điều kiện canh tác như bón phân đạm quá mức, mật độ gieo cấy dày, và sử dụng thuốc trừ sâu không hợp lý. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế về tính đa dạng di truyền của rầy nâu và sự cần thiết của việc sử dụng gen kháng đa dạng để phòng chống dịch hại.

Việc ứng dụng công nghệ chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai hồi giao cải tiến đã giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống, tăng độ chính xác và hiệu quả trong việc quy tụ gen kháng. Các dòng lúa thuần mới tạo ra có thể duy trì tính kháng ổn định trong điều kiện thực tế tại ĐBSCL, góp phần giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu, bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất lúa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ kháng giữa các dòng, bảng phân bố gen kháng trong các dòng lai, và biểu đồ diễn biến độc tính rầy nâu theo thời gian tại các tỉnh ĐBSCL.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Phát triển và nhân rộng các dòng lúa đa gen kháng rầy nâu**: Tập trung vào các dòng mang gen Bph3, Bph17, Bph20, Bph21, Bph32 để đảm bảo tính kháng bền vững, mục tiêu tăng diện tích trồng giống kháng lên 50% tại ĐBSCL trong 5 năm tới, do các viện nghiên cứu và trung tâm giống thực hiện.
- **Ứng dụng rộng rãi công nghệ chọn giống bằng chỉ thị phân tử (MAS)**: Đẩy mạnh đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các đơn vị nghiên cứu và sản xuất giống nhằm rút ngắn thời gian chọn tạo giống mới, giảm chi phí và tăng hiệu quả chọn lọc.
- **Tăng cường giám sát và nghiên cứu biến đổi biotype rầy nâu**: Thiết lập hệ thống giám sát độc tính rầy nâu định kỳ tại các vùng trọng điểm, cập nhật thông tin để điều chỉnh chiến lược chọn giống và phòng trừ kịp thời, do các cơ quan quản lý nông nghiệp phối hợp thực hiện.
- **Khuyến cáo kỹ thuật canh tác bền vững**: Hướng dẫn nông dân áp dụng mật độ gieo cấy hợp lý, cân đối phân bón, hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu không cần thiết để giảm áp lực sinh học lên rầy nâu, nâng cao hiệu quả phòng trừ dịch hại.
- **Đẩy mạnh nghiên cứu lai tạo và chồng gen kháng mới**: Khai thác nguồn gen kháng từ các loài lúa hoang và các dòng vật liệu quý hiếm để tạo ra các giống lúa kháng đa dạng, thích ứng với biến đổi khí hậu và đa dạng biotype rầy nâu.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Nhà nghiên cứu và chọn giống cây trồng**: Nắm bắt kiến thức về cơ chế kháng rầy nâu, ứng dụng công nghệ phân tử trong chọn giống, giúp phát triển các dòng giống kháng hiệu quả.
- **Cơ quan quản lý nông nghiệp và chính sách**: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách phát triển giống lúa kháng, quản lý dịch hại tổng hợp và bảo vệ môi trường.
- **Nông dân và doanh nghiệp sản xuất giống**: Áp dụng các giống lúa kháng mới, kỹ thuật canh tác bền vững để nâng cao năng suất, giảm chi phí và rủi ro do rầy nâu gây ra.
- **Sinh viên và học viên cao học ngành nông nghiệp, sinh học phân tử**: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích gen và ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp hiện đại.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Tại sao rầy nâu lại gây hại nghiêm trọng cho cây lúa?**  
Rầy nâu hút nhựa cây, gây cháy rầy, làm giảm khả năng quang hợp và truyền bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá, dẫn đến giảm năng suất nghiêm trọng.

2. **Các cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa là gì?**  
Bao gồm kháng hóa sinh (chất độc làm giảm sự sống rầy), không ưa thích (đặc tính bề mặt cây làm rầy tránh xa), và chống chịu (cây chịu được tác hại mà vẫn phát triển).

3. **Tại sao cần sử dụng giống lúa kháng đa gen?**  
Giống đa gen kháng giúp tăng tính bền vững, hạn chế sự phá vỡ tính kháng do rầy nâu thích nghi và biến đổi biotype.

4. **Chỉ thị phân tử SSR có vai trò gì trong chọn giống?**  
SSR giúp xác định nhanh và chính xác gen kháng trong vật liệu giống, rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chọn lọc.

5. **Lai hồi giao kết hợp chỉ thị phân tử (MABC) có ưu điểm gì?**  
MABC giúp chuyển gen kháng vào giống ưu tú nhanh hơn, giảm số lần lai hồi giao, tăng độ chính xác và hiệu quả chọn giống.

## Kết luận

- Rầy nâu là tác nhân gây hại nghiêm trọng, làm giảm khoảng 20% sản lượng lúa tại Việt Nam, đặc biệt tại ĐBSCL.  
- Nghiên cứu đã đánh giá và phân nhóm di truyền các dòng, giống lúa kháng rầy nâu, xác định các gen kháng chủ lực còn hiệu lực.  
- Ứng dụng công nghệ chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai hồi giao cải tiến đã tạo ra các dòng lúa thuần ưu việt, kháng ổn định với quần thể rầy nâu tại ĐBSCL.  
- Đề xuất các giải pháp phát triển giống kháng đa gen, giám sát biotype rầy nâu và áp dụng kỹ thuật canh tác bền vững nhằm nâng cao hiệu quả phòng trừ.  
- Tiếp tục nghiên cứu, nhân rộng và chuyển giao công nghệ để phát triển sản xuất lúa bền vững, giảm thiểu thiệt hại do rầy nâu gây ra.

**Hành động tiếp theo:** Đẩy mạnh ứng dụng các dòng giống kháng mới vào sản xuất đại trà, thiết lập hệ thống giám sát dịch hại và đào tạo kỹ thuật cho nông dân nhằm nâng cao hiệu quả quản lý rầy nâu.