- ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN CỦA 12 GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG TỈNH TRÀ VINH BẰNG DẤU PHÂN TỬ DNA VÀ CHỈ TIÊU K + /NA + Ở LÚA. - 2 Viện Nghiên cứu và Phát triển Đồng bằng sông Cửu Long, Trường Đại học Cần Thơ. - Chỉ thị SSR, lúa chịu mặn, tỷ lệ K + /Na. - Thí nghiệm đánh giá khả năng chịu mặn của 12 giống lúa tỉnh Trà Vinh qua khả năng hấp thụ K + /Na + và tỷ lệ sống sót sau khi xử lý mặn ở nồng độ 6‰. - NaCl trong môi trường dinh dưỡng Yoshida kết hợp với dấu phân tử RM336, RM10825 và RM10793. - Kết quả cho thấy, các giống lúa Chim Vàng, Ba Túc, ST5, Bạc Liêu, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, TV13 và Trắng Tép có kiểu gen tại các loci RM10825 và RM10793 tương tự như giống đối chứng Pokkali (cho sản phẩm PCR là 85bp với RM10793 và 137bp với RM10825) và đều cho tỷ lệ K + /Na + hấp thụ tương ứng. - Chứng tỏ các giống lúa này có kiểu gen chống chịu mặn tương tự như đối chứng Pokkali. - Dấu phân tử RM336 đã giúp xác định được các giống lúa Tài Nguyên Hạt Tròn, Ba Túc, ST5, Tài Nguyên, Bạc Liêu, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, Trắng Tép có thể mang QTL qPH7.1s (cùng có band 164 bp như Pokkali) và cũng đều cho tỷ lệ tăng chiều cao tốt trong điều kiện mặn ở nồng độ muối 6‰. - Tuy nhiên, hai giống Lúa Sỏi và Một Bụi Đỏ cho thấy các đặc tính chịu mặn vượt trội qua khả năng tăng trưởngchiều cao cây và hấp thu ion K + và Na. - Kết quả này cho thấy các giống lúa khảo sát hiện diệnvị trí tính trạng số lượng (QTL) quy định tínhchống chịu mặn như giống chuẩn chống chịu Pokkali và cũng là cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo. - Đánh giá khả năng chịu mặn của 12 giống lúa địa phương tỉnh Trà Vinh bằng dấu phân tử DNA và chỉ tiêu K + /Na + ở lúa. - Theo các báo cáo về ảnh hưởng của xâm nhập mặn lên việc sản xuất lúa gạo ở Đông Nam Á thì năm 2015 có thể được xem là năm tồi tệ nhất do ảnh hưởng của mặn xâm nhập trong suốt các thập kỷ qua (OECD và FAO, 2017).. - Trong năm 2016 thì nồng độ muối đo được trong đất là rất cao và gây tổn hại hơn 4% diện tích đất canh tác nông nghiệp (OECD và FAO, 2017). - Thêm vào đó là các nghiên cứu về những diễn biến của kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam cho thấy đến năm 2030 diện tích lúa 3 vụ bị ảnh hưởng có thể là 22,73 ha trên địa bàn 2 tỉnh Trà Vinh và Sóc Trăng. - Đứng trước thực trạng đó việc nghiên cứu tìm ra giống lúa có khả năng chịu được mặn nhằmđảm bảo an toàn lương thực là vấn đề cấp thiết mà hầu hết các nhà chọn giống đã và đang rất quan tâm.. - Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới ứng dụng phương phápchọn giống có sự hỗ trợ của dấu phân tử (MAS) nhằm định vị chính xác các gen chịu. - mặn và chuyển các gen này vào các giống năng suất cao. - Lập bản đồ QTLs cho khả năng chịu mặn liên kết với dấu phân tử SSRs trong lúa đã được báo cáo bởi nhiều nhà khoa học. - Dựa vào dấu chỉ thị phân tử SSR (simple sequence repeat) có thể nhận diện sớm được các nguồn gen quý như nhóm gen chống chịu được mặn, hạn hay kháng các tác nhân sinh học có trong tập đoàn lúa địa phương, từ đó các nhà khoa học có thể đưa vào các giống lúa ưu tú nhằm đáp ứng nhu cầu giống lúa của xã hội. - Theo nghiên cứu của (Mohammadi et al., 2013), dấu phân tử RM336 được cho là liên kết với QTL qPH7.1s cho tính trạng chiều cao của cây lúa nằm trên nhiễm sắc thể (NST) số 7. - Hai dấu phân tử RM10793 và RM10825 trên NST số 1 được mô tả là liên kết với QTL qSKC1, qSNK và qRNK1 quyết định có khả năng tích lũy K. - Na + và tỷ lệ K + /Na + trên thân và rễ lúa (Thompson et al., 2010). - Nhận thấy được sự phù hợp với nghiên cứu đang thực hiện, ba dấu phân tử SSR (RM336, RM10793, RM10825) đã được chọn để khảo sát khả năng chống chịu mặn của 12 giống lúa địa phương.. - Đồng thời qua đó nhóm nghiên cứu muốn kiểm tra mối liên kết giữa các cặp mồi SSR đến các QTL qPH7.1s, qSKC1, qSNK và qRNK1 ở 12 giống lúa địa phương nhằm tuyển chọn được giống có tiềm năng cho công tác chọn tạo giống lúa chống chịu mặn hiện tại và các nghiên cứu liên quan trong tương lai.. - 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu nghiên cứu. - Vật liệu nghiên cứu gồm các giống lúa địa phương ở tỉnh Trà Vinh và giống lúa từ Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) (Bảng 1), và trình tự 3 cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu này (Bảng 2).. - Bảng 1: Danh sách 14 giống lúa thí nghiệm. - 4 Tài Nguyên Hạt Tròn Tỉnh Trà Vinh, Việt Nam. - 9 Tài Nguyên Tỉnh Trà Vinh, Việt Nam. - 12 Một Bụi Đỏ Tỉnh Trà Vinh, Việt Nam. - Bảng 2: Trình tự 3 cặp mồi SSR được dùng trong nghiên cứu này. - Mohammadi et al., 2013 RM336-F 5’- CTTACAGAGAAACGGCATCG- 3’. - Thompson et al., 2010 RM10793-F 5’- GACTTGCCAACTCCTTCAATTCG- 3’. - 2.2 Phương pháp nghiên cứu. - 2.2.1 Đánh giá kiểu hình tính chống chịu mặn của các giống lúa. - Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên 3 lần lặp lại, với 14 giống lúa (12 giống lúa thí nghiệm và 2 giống đối chứng) ở nồng độ muối 6‰.Các giống lúa thanh lọc được xử lí axit nitric, ủ ở nhiệt độ 37 0 C trong 48 giờ để lúa nảy mầm. - Khi rễ lúa đã phát triển (sau 3 ngày) thay thế nước bằng dung dịch Yoshida (Yoshida et al., 1976) có nồng độ muối là 6‰, dung dịch dinh dưỡng được thay sau 1 tuần và luôn duy trì pH ổn định (pH =5). - Sau khoảng 2 tuần thanh lọc tiến hành ghi nhận tính chống chịu mặn của các giống lúa (khi IR28 chết hoàn toàn).. - Chiều cao cây: đo khi giống IR28 chết gần như hoàn toàn, đo từ đáy khay đến chóp lá cao nhất, tính trung bình từng giống của từng lần lặp lại ở 4 nghiệm thức, đơn vị tính cm.. - Tỷ lệ sống sót: Ghi nhận khi IR28 chết hoàn toàn cho đến ngày 19 sau khi cho vào dung dịch.. - Cấp chống chịu mặn:. - Cấp chịu mặn = Tổng (Cấp n x số cây cấp n. - Dựa vào tiêu chuẩn đánh giá SES ở các giai đoạn tăng trưởng và phát triển của IRRI (Gregorio et al., 1997).. - Phương pháp phân tích chỉ tiêu K + /Na. - 2.2.2 Đánh giá kiểu gen chịu mặn của các giống lúa. - DNA của 14 giống lúa được ly trích theo phương pháp CTAB (Doyle and Doyle, 1990). - 2.2.3 Phương pháp phân tích số liệu. - Kích thước các band DNA đánh giá kiểu gen được tính toán bằng phần mềm GelAnalyzer (Istvan, 2010). - Phân tích thống kê các chỉ tiêu chiều cao cây, khả năng hấp thụ K + và Na + bằng phần mềmSPSS 21 và vẽ biểu đồ bằng phần mềm R phiên bản 3.4.4 (The R Core Team, 2008).. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - 3.1 Sự tương quan giữa tỷ lệ sống sót trong điều kiện mặn 6%o với tỷ lệ K + /Na. - Kết quả phân tích cho thấy sự tương quan giữa tỷ lệ sống sót. - và tỷ lệ K + /Na + là tương quan thuận và điều này có nghĩa là khả năng sống sót của lúa có thể liên quan đến khả năng tích lũy nồng độ K + ở thân và rễ lúa(Hình 1). - Theo đánh giá các giống có khả năng sống sót trên 50% ở nồng độ muối 6‰. - là Một Bụi Đỏ, ST5, Ba Túc, Chim Vàng và giống chuẩn chống chịu Pokkali trên 60% (cao nhất). - Các giống có khả năng sống sót thấp ở nồng độ muối 6‰. - là IR28 (chuẩn nhiễm), Lúa Lai F1, Tài Nguyên và Tài Nguyên Hạt Tròn dưới 5%. - Các giống còn lại với khả năng sống sót trên 10% có tỷ lệ K + /Na + dao động ở trong khoảng 0,4 đến 0,5.. - Hình 1: Tương quan giữa tỷ lệ sống sót và tỷ lệ K+/Na+ của 14 giống lúa 3.2 Phân tích kiểu gen chịu mặn liên quan. - đến tỷ lệ K + /Na + trong thân và rễ của các giống lúa sử dụng chỉ thị RM10793 và RM10825. - Kết quả Hình 2 cho thấy các giống lúa có kiểu gen tương tự như giống chuẩn chống chịu Pokkali (cho sản phẩm PCR là 85bp với cặp mồi RM10793 và 137bp với cặp mồi RM10825) đều có khả năng tích lũy K + cao và tỷ lệ K + /Na + cao như: Trắng Tép,. - Hàm Trâu, Ba Túc, ST5, Lúa Sỏi, Bạc Liêu và Một Bụi Đỏ. - Điều này chứng tỏ 8 giống trên có kiểu hình và kiểu gentương tự như giống Pokkali.Bốn giống còn lại cho băng hình khuếch đại tương ứng với giống chuẩn nhiễm IR28 là Tài Nguyên Hạt Tròn, Chim Vàng, Lúa Lai F1, Tài Nguyên và có tỷ lệ K + /Na + ở mức bằng hoặc thấp hơn giống IR28 (Hình 2a). - Kết quả cho thấy bốn giống này có thể có kiểu hình và kiểu gen giống như IR28.. - Hình 2: Mối liên kết giữa hai cặp mồiRM10793 và RM10825 với khả năng hấp thu K + /Na + trên14 giống lúa thí nghiệm. - a) Biểu đồ tỷ lệK + /Na + được hấp thu ở điều kiện xử lý muối (NaCl) 6‰. - b) Sản phẩm PCR của 14 giống lúa được khuếch đại bằng cặp mồi RM10793. - c) Sản phẩm PCR của 14 giống lúa được khuếch đại bằng cặp mồi RM10825. - 1.Pokkali, 2.IR28, 3.Hàm Trâu, 4.Tài Nguyên Hạt Tròn, 5.Chim Vàng, 6. - Lúa Lai F1, 7.Ba Túc, 8.ST5, 9.Tài Nguyên, 10.Bạc Liêu, 11.Lúa Sỏi, 12.Môt Bụi Đỏ, 13.TV13, 14. - Trắng Tép. - Trong nghiên cứu của Thompson et al. - (2010), tác giả sử dụng 140 dòng F8 của tổ hợp lai giữa IR29/Pokkali để khảo sát mối liên kết giữa 100 dấu phân tử SSR với các QTL thì trong đó ông đã chọn được hai cặp mồi RM10793 và RM10825 liên kết với QTL qSKC1, qSNK, qRNK1. - Kết quả (Hình 2a, 2b, 2c) cho thấy sự phù hợp với kết quả của Thompson et al. - (2010) khi chọn Pokkali làm đối chứng và đã xác định được các giống lúa Hàm Trâu, Ba Túc, ST5, Lúa Sỏi và Trắng Tép có thể mang các QTL liên kết với tỷ lệ K + /Na + trong thân và rễ lúa (qSKC1, qSNK, qRNK1) qua đó có thể chống chịu mặn tốt ở nồng độ muối 6‰.. - 3.3 Phân tích kiểu gen chịu mặn liên quan đến khả năng tăng trưởng chiều cao của cây lúa trong điều kiện mặn bằngdấu phân tử RM336. - Cặp mồi SSR RM336 khuếch đại 2 băng với. - Các giống có tỷ lệ gia tăng chiều cao trong điều kiện mặn ở nồng độ muối 6‰ tương tự với giống chuẩn chống chịu Pokkali là Tài Nguyên Hạt Tròn, Ba Túc, ST5, Tài Nguyên, Bạc Liêu, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, Trắng Tép (Hình 3a).. - Các giống như Hàm Trâu, Chim Vàng, Lúa Lai F1, TV13 có tỷ lệ gia tăng chiều cao tương ứng với giống chuẩn nhiễm IR28 (Hình 3a). - Tất cả các giống lúa khi được khuếch đại bởi cặp mồi RM336 đều cho kết quả phù hợp với nghiên cứu của Mohammadi et al. - từ đó cho thấy các giống lúa như Tài Nguyên Hạt Tròn, Ba Túc, ST5, Tài Nguyên, Bạc Liêu, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, Trắng Tép rất có thể mang QTL qPH7.1s quy định tính trạng gia tăng chiều cao cây trong điều kiện stress mặn.. - Hình 3: Mối liên kết của dấu phân tử RM336 liên quan khả năng tăng trưởng chiều cao của cây lúa trong điều kiện mặn trên 14 giống lúa thí nghiệm. - a) Biểu đồ chiều cao tăng trưởng của 14 giống lúa khi lấy Log 10 ở điều kiện xử lý mặn 6‰. - b) Sản phẩm PCR của 14 giống lúa được khuếch đại bằng cặp mồi RM336. - Lúa Lai F1, 7.Ba Túc, 8.ST5, 9.Tài Nguyên, 10.Bạc Liêu, 11.Lúa Sỏi, 12.. - Một Bụi Đỏ, 13.TV13, 14.Trắng Tép 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết luận. - Kết quả thí nghiệm bước đầu chọn ra được các giống lúa có khả năng chống chịu mặn mang QTL qPH7.1s liên kết với tính trạng gia tăng chiều cao trong điều kiện mặn và QTL qSKC1, qSNK và. - qRNK1 liên kết với khả năng tích lũy K. - tỷ lệ K + /Na + trên thân và rễ lúasử dụng ba dấu phân tử lần lượt là RM336, RM10793 và RM10825. - Các giống lúa có khả năng chống chịu mặn được chọn là Ba Túc, ST5, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, TV13 và Trắng Tép, các giống lúa này có thể có cơ chế chịu mặn giống như Pokkali.. - Cần phân tích thêm nhiều dấu phân tử SSR hơn nữa để có thể đánh giá được khả năng chống chịu mặn của các giống lúa ở nhiều QTL khác.. - Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên hiện trạng canh tác lúa vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long theo kịchbản biến đổi khí hậu