26/11/2009

Tin nhanh hội nghị quốc tế di truyền lúa lần thứ 6



Tóm lược nội dung hội nghị quốc tế di truyền lúa lần thứ 6 (16-19 th 11, 2009)
Cách mạng xanh từ thập niên 1960 đã đưa năng suất trung bình lúa thế giới từ 1,5 tấn/ha lên 4,0 tấn / ha hiện nay; tiết kiệm được 250 triệu ha do phá rừng trồng lúa để nuôi đủ số dân đang tăng trưởng với tốc độ nhanh. Năm 2009 đánh dấu sự kiện 1,002 tỷ người đói do hạn hán, lũ lụt. Hơn 1 tỷ người rơi vào tình cảnh nghèo khó. Thách thức trước mắt: đất nông nghiệp giảm, thiếu nước, giá đầu vào tăng (chủ yếu là nhiên liệu và phân bón), sự thoái hoá đất trồng, đói nghèo và suy dinh dưỡng. Sự kiện có ý nghĩa của ngành di truyền lúa hiện nay có thể tóm lược như sau: (1) năm 2002 giải mã bộ gen cây lúa loại hình japonica và indica; (2) thực hiện bộ marker SNP và phân tích được chức năng gen elF4G kháng bệnh virus tungro; (3) giống lúa có qui mô diện tích lớn (mega rice) đều bị nhiễm sâu bệnh hại nặng thức tỉnh các nhà di truyền về tiến hoá của pathogen và côn trùng gây hại; (4) gen Sub1 từ giống Swarna được dòng hoá thành công và trở thành giống được Ấn Độ, Bangladesh, Philippines phóng thích trong năm 2009; với khả năng chịu ngập hoàn toàn trong vòng 17 ngày; (5) gen SalTol trên nhiễm sắc thể số 1 cũng được khai thác thành công tại Bangladesh (giống BR28).

Đa dạng di truyền được nhấn mạnh như chìa khoá dẫn đến thành công trong nông nghiệp; sau đó mới đến mối tương quan giữa kiểu gen và kiểu hình. Quốc gia nào xem nhẹ công tác ngân hàng gen, nơi ấy sẽ phải đối diện nhiều khó khăn trong công tác giống trong tương lai. Công trình nổi bật của Ken McNally và ctv. đã được công bố trên tạp chí Nature năm 2009 về SNPs (single nucleotide polymorphism), đạt trung bình 597 SNP marker trên một đoạn dài phân tử 1kb.

Thay đổi khí hậu sẽ làm thay đổi mức thiệt hại của khô hạn, ngập úng, mặn, nhiệt độ cao và phổ gây hại của sâu bệnh. Chiến lược phát triển của IRRI sẽ tập trung vào nội dung: (1) thích ứng sự thay đổi khí hậu, (2) cải tiến năng suất vượt trần, (3) tạo nền tảng đa dạng di truyền. Để làm được điều ấy, người ta phải thực hiện nghiên cứu trình tự genome, xây dựng quỹ gen (genetic stocks), và cải tiến phương pháp đánh giá kiểu hình. Việc đầu tư nghiên cứu tập trung vào cây lúa C4 có tính kháng bền vững với sâu bệnh hại, có bộ gen mở rộng (thuật ngữ GW: wide genome). Đa dạng di truyền cây lúa không phải là một khái niệm chật hẹp có giới hạn; bởi vì một số gen quan trọng đã được chuyển nạp thành công từ loài khác; thí dụ lúa vàng giàu vitamin A. Transgenes theo kiểu như vậy cần phải được chuẩn bị.

Thế giới kêu gọi chương trình hợp tác quốc tế mạnh mẽ hơn về “Rice Functional Genomics” vào năm 2020. Nội dung được thảo luận với thuật ngữ “Comparative Genomics” - xem như phương pháp đầy tiềm năng giúp chúng ta hiểu được lịch sử tiến hoá loài và ứng dụng trong chọn giống. Trong chi Oryza, các loài có nguồn gốc Châu Phi đã biểu hiện đa dạng di truyền cao nhất. Dự án OMAP (Oryza map alignment project) nhằm mục đích dòng hoá có tính chất vị trí (positional cloning) và cải tiến giống lúa, với kết quả: 1,5 triệu BAC-end sequences, 17 thư viện BAC có chất lượng cao của 10 genomes thuộc các loài lúa hoang và lúa trồng. Tại locus Adh1, người ta xác định được họ gen “F box”. Sự tiến hoá của những họ phụ mới đây được biết như là kết quả của tính chất lặp đoạn (duplication) trong di truyền. Dự án thí điểm sẽ là Oryza barthii có nguồn gốc Châu Phi.
Xem http://www.ricegenetics.com

Lúa lai Trung Quốc, ưu thế lai năng suất
Qifa Zhang thuộc ĐH Nông Nghiệp Huazhong, Trung Quốc nghiên cứu cơ sở di truyền phân tử năng suất lúa lai bằng cách phối hợp các tiến bộ kỹ thuật mới. Mọi nỗ lực tập trung vào tổ hợp lai tốt nhất, Shanyou 63, cặp lai giữa Zhenshan 97 và Minghui 63. Phân tích bản đồ phân tử trên quần thể F2, F2:3, quần thể RIL và quần thể F2 “immortalized” cho kết quả lớn về số QTLs điều khiển tính trạng năng suất và phân lập các loici liên quan đến ưu thế lai. Phân tích này cũng cho thấy tương tác digenic khá rộng của những tính trạng mục tiêu. Nhiều thuận lợi được ghi nhận tuy khá nhỏ của dị hợp tử so với đồng hợp tử trên nhiều loci của bộ gen cây lúa. Đây có thể xem như những đóng góp vào cơ sở di truyền ưu thế lai F1. Xem xét: (1) ảnh hưởng di truyền của năng suất và ưu thế lai được khảo sát trên bản đồ “SNP bin” (khoảng cách giữa 2 marker 0,35 cM) với kỹ thuật đọc trình tự mới nhất; (2) xây dựng quần thể “substitution lines” trên 16 loci qui định năng suất và ảnh hưởng ưu thế lai trên quần thể NIL; (3) thực hiện transcriptomes của bố mẹ, con lai và quần thể RIL để xác định hệ thống điều hoà gen; (4) thực hiện dòng hoá các loci chính có liên quan đến năng suất và ưu thế lai. Trong đó, ưu thế lai của khối lượng 1000 hạt thấp, của số hạt / bông cao, của số chồi / bụi trung bình và hay thay đổi, của năng suất rất cao. Khả năng năng suất tăng so với lúa thuần 15-20%.
Xem http://www.ricegenetics.com

Hội chứng anemia và cải tiến giống lúa giàu sắt
Giáo Sư Gyn An thuộc ĐH Pohang, Hàn Quốc, nghiên cứu về thiếu sắt với hội chứng anemia (IDA) tại các nước đang phát triển. Có khoảng 1 triệu người chết mỗi năm trên thế giới do hội chứng anemia. Nhu cầu sắt mỗi ngày là 1mg; nhưng chỉ có 10-15% sắt được hấp thu vào cơ thể. Do đó, người ta khuyến cáo sử dụng 10-15 mg/ngày cho người trưởng thành, 8-10 mg / ngày cho trẻ em. Gạo chỉ có 2mg Fe trong 200 gr; nhưng Fe trong gạo bị phytate giữ chặt như chelate. GS An và ctv. nghiên cứu chuyển gen “ferritin” của đậu tương vào lúa làm gia tăng hàm lượng sắt trong cơm. Họ chú ý đến nicotianamine (NA) như một chelator đối với ion kim loại. Đây là thành phần chủ chốt trong trạng thái tối ưu hoá sắt trong cây lúa (iron homeostasis). Có 3 gen NAS được phân lập trong đó 2 gen quan trọng là OsNAS3 trên nhiễm sắc thể số 7 và OsNAS2 trên nhiễm sắc thể số 3. Xem http://www.ricegenetics.com

Gen chống chịu ngập Sub-1 của cây lúa
Julia Bailey-Serres và ctv., thuộc ĐH California Davis, IRRI dưới sự tài trợ của Quỹ “USDA and IRRI USAID Linkage Projects” đã thực hiện thành công nghiên cứu gen chống chịu ngập của cây lúa. Đây được xem như mẫu mực của hợp tác quốc tế thành công khá nổi tiếng trong hội nghị lần này. Có trên 22 triệu ha lúa của Nam Á và Đông Nam Á nằm trong vùng bị rủi ro do ngập úng. Riêng Bangladesh và India, lũ lụt làm thiệt hại 4 triệu tấn thóc mỗi năm; số thóc này có thể nuôi được 30 triệu người. Kỹ thuật fine mapping gen Submergence-1 (Sub1), một QTL lớn đã cho phép nhà chọn giống thực hiện chỉ thị phân tử để thanh lọc con lai. Lúa Sub1 cho năng suất cao hơn lúa bình thường sau khi úng ngập. Ở mức độ phân tử, Sub1 là một locus “multi-gene” mã hoá các yếu tố đáp ứng với ethylene (ERFs: ethylene responsive factors). Các phân tử transcripts của nó gai tăng số lượng khi cây lúa bị ngập úng. Tất cả mẫu giống lúa Oryza sativa, O. rufipogon, O. nivara, đều có chứa ERF của Sub1B, Sub1C tại Sub1 locus. Lúa chống chịu ngập FR13A của Ấn Độ, có thêm một ERF nữa, đó là Sub1A, nó thể hiện cực kỳ mạnh mẽ trong khi bị ngập hoàn toàn trong nước. Đánh giá các dòng NILs (near-isogenic lines) và dòng chuyển gen xác định lại những đột phá của Sub1A trong chiến lược lai tạo lúa nước sâu theo cơ chế thoát ngập. Theo cơ chế thoát ngập, các cơ quan của cây lúa tạo bẫy “ethylene”, làm giảm đối kháng với abscisic acid, làm gia tăng phản ứng với gibberillin (GA), cho phép vươn dài lóng thân. Ethylene cũng tác động Sub1A, làm hạn chế sản sinh ra ethylene và làm tăng các thể ức chế GA. Do đó, Sub1A làm mất tác dụng của ethylene trong phản ứng của GA ở các mô bị ngập trong nước. Phân tích microarray và chất biến dưỡng cho thấy Sub1A điều hoà yếu tố phiên mã mRNAs và làm thay đổi sự tích tụ mRNAs liên quan đến tiêu thụ carbohydrate, cơ chế biến dưỡng trong điều kiện kỵ khí. Gen Sub1 được kết hợp với gen điều khiển tính trạng nẩy mầm của hạt trong điều kiện kỵ khí với IR81935-32-1-2-1, IR83770-9-3-3-3; Swarna Sub1 ở Ấn Độ; BR11Sub1 ở Bangladesh, IR64Sub1 ở Phi lippines; những giống lúa như vậy được chính phủ các nước này phóng thích trong năm 2009, với hi vọng đạt 30 triệu tấn lúa ở vùng bị ngập úng và giảm thất thoát 4 triệu tấn / năm.
Xem http://www.ricegenetics.com

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh của cây lúa
Ko Shimamoto và ctv. thuộc Nara Institute of Science and Technology (NAIST), Ikoma, Nhật Bản nghiên cứu tính miễn dịch bẩm sinh trong cây lúa (Rice innate immunity) với thí dụ về sự xâm nhiễm của nấm gây bệnh đạo ôn. Các receptors đầu tiên phát hiện ra tính chất không chuyên biệt của nòi gây bệnh được gọi là PAMPs (viết tắt của pathogen-associated molecular patterns). Trong phản ứng này, pathogens bao gồm các phân tử “effectors” nhằm tránh né cơ chế miễn dịch PTI (PAMP-triggered immunity). Nếu một pathogen tránh né được lằn ranh tự bảo vệ này, nó phải vượt qua một lằn ranh bảo vệ thứ hai để gây bệnh cho lúa. Hệ thống tự bảo vệ như vậy được gọi là ETI (effector-triggered immunity: miễn dịch nhờ kích hoạt effector). ETI bị kích hoạt bởi các protein của gen kháng bệnh. Chúng hoạt động những những receptors trong tế bào, ghi nhận trực tiếp hoặc gián tiếp các effectors của pathogen chuyên tính. Người ta còn gọi đó là protein không chứa độc tính (Avr proteins). Họ “Rac” (hoặc họ Rop) thuộc Ras superfamily của những GTPases phân tử nhỏ. Chúng góp phần vào cơ chế miễn dịch bẩm sinh trong lúa, lúa mạch, và các loài khác. Gen OsRac1 tạo ra phức với những protein truyền tín hiện vùng downstream bao gồm OsMAPK6, một enzyme quan trọng trong sinh tổng hợp lignin CCR1, “scaffolding protein” OsRACK1, và co-chaperones (RAR1, SGT1, Hop, và Hsp90). Từ đó, gen này điều tiết sản xuất phytoalexin, lignin và phiên mã các gen có liên quan đến phát sinh bệnh cây. OsRac1 còn có vai trò quan trọng trong kích thích sản sinh ra ROS, thông qua những tác động gián tiếp với NADPH oxidases. Phản ứng miễn dịch bị kích hoạt tạo ra OsRac1 làm cho tế bào tự chết ở vùng có nấm đạo ôn, giúp lúa kháng bệnh đạo ôn và kháng bệnh bạc lá. OsRac1 là một regulator then chốt trong miễn dịch bẩm sinh. Phức protein OsRac1 chỉ rõ “defensome” điều hoà cả PTI và ETI trong cây lúa.
Xem http://www.ricegenetics.com

Gen kháng bệnh đạo ôn cây lúa
Guo-Liang Wang và ctv. thuộc ĐH Ohio State, Hoa Kỳ, ĐH Nông Nghiệp Hunan, Trung Quốc, Viện Lúa Quốc Tế, nghiên cứu cơ chế tính kháng bệnh đạo ôn ở mức độ phân tử. Nấm Magnaporthe oryzae, là tác nhân gây bệnh đạo ôn nghiêm trọng cho cây lúa trên toàn thế giới. Người ta dòng hoá 3 gen kháng, i.e., Pi2, Pi9 and Piz-t, biểu thị tính kháng cao đối với nhiều chủng đạo ôn. Ba gen này định vị trên vùng một vị trí của nhiễm sắc thể số 6, mã hoá protein NBS-LRR. Giữa hai gen Pi2 và Piz-t có 8 amino acid khác nhau. Phân tích trình tự của cả hai loài lúa trồng và lúa hoang, locus Pi2/9 đều có phức cluster thuộc NBSLRR phủ trên vùng 100 kb ở nst số 6. Những gen kháng khác như Pi40(t), Pigm, Pi26, Piz và Pi-jeff(t), biểu thị một chùm kháng (R cluster) đối với thế hệ mới thuộc tính kháng chuyên biệt. Người ta xác định các gen downstream trong lộ trình hoạt động của Pi9, với phương pháp sequencing có đánh dấu, i.e., RL-SAGE, MPSS và SBS, để xem phổ gen kháng Pi9 sau khi chủng bệnh. Sử dụng kỹ thuật “map-based cloning”, người ta dòng hoá gen không độc tính AvrPiz-t trong vi nấm M. oryzae, mã hoá một protein bí mật không có bất sứ chuỗi đồng dạng nào với các vi nấm khác. Thanh lọc bằng hai hệ men lai (yeast) để tìm ra 12 protein tương tác với AvrPiz-t (viết tắt là APIPs) trong thư viện cDNA cây lúa với bẫy AvrPiz-t. Có 4 APIPs mã hoá các protein mới đều có mặt, điều này cho thấy chức năng của lộ trình “ubiquitination” (cho phép phản ứng khắp nơi) trong tương tác AvrPiz-t và Piz-t. Kết quả mới này cho phép người ta phát triển các giống lúa kháng bệnh đạo ôn với phổ kháng rộng.
Xem http://www.ricegenetics.com

GS.TS. Bùi Chí Bửu
(Lược dịch và tổng hợp)
Sử dụng bản do tác giả gửi

Không có nhận xét nào:

Lưu trữ

Dạy và học trực tuyến cây lúa



CÂY LƯƠNG THỰC. Mời các bạn tham gia lớp học trực tuyến Ngân hàng kiến thức trồng lúa (Vietnamese Rice Knowledge Bank) Trang tin điện tử về cây lúa của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Để tiết kiệm thời gian cho người học, chúng tôi đã tích hợp vào những trang FOOD CROPS, FOODCROPS.VN (Mời bạn bấm vào đây hoặc vào đây để đọc)

CÂY LÚA

CHƯƠNG TRÌNH HỌC TÍN CHỈ
(Biên soạn : TS. Hoàng Kim, 5 bài 1 tín chỉ )

I. Vị trí kinh tế của cây lúa
1.1 Vai trò của lúa gạo trên thế giới và Việt Nam
1.2 Thành phần dinh dưỡng và giá trị kinh tế của lúa gạo
1.3 Phân loại, nguồn gốc,vùng phân bố, lịch sử phát triển
1.4 Sản xuất, tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và Việt Nam

II. Sinh học cây lúa
2.1 Đặc điểm thực vật học của cây lúa
(rễ, thân, lá, hoa, bông, hạt)
2.2 Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây lúa
(nẩy mầm,/ mạ, đẻ nhánh, phát triển đốt thân, /
làm đòng, trổ bông, /làm hạt)
2.3 Đặc điểm sinh lý của ruộng lúa năng suất cao
2.3.1 Năng suất tối đa và dạng hình cây lúa lý tưởng
2.3.2 Quang hợp hô hấp, chế độ nước và mật độ trồng
2.3.3 Nhu cầu và dinh dưỡng khoáng của cây lúa
2.3.4.Những thiệt hại trên ruộng lúa nhiệt đới

III Khí hậu và đất lúa
3.1 Khí hậu: Ánh sáng, nhiệt độ, lượng mưa, nguồn nước
3.2. Đất lúa Việt Nam vùng phân bố và tính chất đất cơ bản
3.3 Những vùng trồng lúa và các vụ lúa chính ở Việt Nam
3.4 Quản lý dinh dưỡng cho lúa theo vùng đặc thù
3.5 Biểu hiện cây lúa thiếu chất dinh dưỡng và bị ngộ độc

IV Giống lúa và công nghệ sản xuất giống
4.1 Các giống lúa tốt phổ biến ở Việt Nam
4.2. Đặc điểm sinh lý và di truyền của cây lúa
4.3 Tiêu chuẩn ngành về khảo nghiệm DUS và VCU giống lúa
4.4 Quy trình công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai

V. Kỹ thuật canh tác lúa
5.1 Mười biện pháp kỹ thuật chủ yếu canh tác lúa
5.2 Quy trình kỹ thuật sản xuất hạt giống lúa thuần
5.3 Quy trình kỹ thuật nhân dòng bố mẹ lúa lai.
5.4 Việt GAP lúa khái niệm, ý nghĩa và quy trình

Xem tiếp tại http://fooccrops.vn/

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TỪ XA
(Biên soạn: PGS.TS. Nguyễn Văn Tuất)

Cây lúa và sự phát triển
1. Tổng quan về cây lúa
2. Các thời kỳ và giai đoạn phát triển của cây lúa
3. Sự khác nhau giữa các giai đoạn phát triển của cây lúa
4. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng của cây lúa
5. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng của cây lúa: Thời kỳ mạ
6. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng của cây lúa: Thời kỳ đẻ nhánh
7. Thời kỳ sinh trưởng sinh thực của cây lúa
8. Thời kỳ chín

Hạt giống
9. Hạt giống lúa
10. Các bộ phận của hạt giống lúa
11. Quá trình nảy mầm
12. Các điều kiện cần thiết cho sự nảy mầm: Nước
13. Các điều kiện cần thiết cho sự nảy mầm: Không khí
14. Các điều kiện cần thiết cho sự nảy mầm: Nhiệt độ
15. Vì sao phải ủ hạt giống
16. Vì sao phải chọn hạt giống tốt

Sự phát triển của cây mạ
17. Nguồn chất dinh dưỡng cung cấp cho sự phát triển của cây mạ
18. Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mạ: độ sâu của nước
19. Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mạ: lượng nước
20. Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mạ: nhiệt độ
21. Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mạ: cường độ ánh sáng
22. Nhân tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mạ: những chất dinh dưỡng dễ sử dụng
23. Cây mạ tốt có chiều cao cây phát triển đồng đều
24. Cây mạ tốt có bẹ lá ngắn
25. Cây mạ tốt phải không có sâu bệnh
26. Cây mạ tốt phải có nhiều rễ và khối lượng lớn

Cấy lúa
27. Vì sao phải cấy
28. Cấy bao nhiêu dảnh mạ trên một khóm
29. Vì sao phải cấy ở độ sâu thích hợp
30. Xén bớt lá mạ trước khi cấy nên hay không nên

Các bộ phận của cây lúa
31. Lá lúa
32. Thân lúa và sự tạo lóng
33. Rễ lúa
34. Nhánh lúa
35. Những yếu tố ảnh hưởng đến đẻ nhánh
36. Hoa lúa và sự thụ phấn, thụ tinh
37. Bông lúa và các giai đoạn hình thành hạt

Phân bón
38. Phân bón và bón phân cho cây lúa
39. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và vai trò của phân bón
40. Phân bón hữu cơ
41. Phân bón vô cơ
42. Phân đạm và hiệu suất phân đạm
43. Phân đạm và mùa vụ
44. Phân đạm và cách sử dụng để tăng hiệu quả
45. Phân đạm và cách bón đạm để tăng hiệu quả
46. Phân lân và hiệu suất phân lân
47. Phân kali và hiệu suất phân kali

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lúa
48. Nước và đời sống cây lúa
49. Nhiệt độ và đời sống cây lúa
50. Ánh sáng và đời sống cây lúa
51. Các giai đoạn phát triển và yếu tố cấu thành năng suất

Côn trùng hại lúa
52. Sâu đục thân lúa 2 chấm
53. Sâu đục thân 5 vạch đầu nâu
53 Sâu đục thân 5 vạch đầu đen
55. Sâu đục thân bướm cú mèo
56. Sâu cuốn lá nhỏ
57. Sâu cuốn lá lớn
58. Sâu gai
59. Rầy nâu
60. Rầy lưng trắng
61. Sâu cắn gié
62. Sâu năn
63. Sâu phao
64. Châu chấu
65. Bọ trĩ
66. Bọ xít dài
67. Bọ xít xanh
68. Bọ xít đen

Bệnh hại lúa
69. Bệnh đạo ôn
70. Bệnh khô vằn
71. Bệnh hoa cúc
72. Bệnh vàng lụi
73. Bệnh vàng lún và lùn xoắn lá
74. Bệnh bạc lá
75. Bệnh lúa von
76. Bệnh thối bẹ
77. Bệnh đốm nâu
78. Bệnh cháy bìa lá
79. Bệnh lem lép hạt