- TUYỂN CHỌN VÀ TÁI SINH MỘT SỐ GIỐNG LÚA CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Nguyễn Thị Thanh Thảo, Trần Thị Xuân Mai, Đỗ Tấn Khang 1 và Trần Nhân Dũng 1. - P ân t kết quả P R o t ấy rằn ỉ ó RM206 o t ấy sự l ên kết vớ k ểu en ịu mặn. - nồn độ N l tăn lên 10‰ t ì ỉ ó 30,67% mô sẹo ủ ốn MTL480 ó k ả năn tá s n . - Trong nhiều năm qua, các nhà khoa học đã cố gắng cải tiến nhiều giống lúa có tính chống chịu mặn và đã thành công bước đầu (Akbar et al., 1986. - Chọn giống nhờ marker phân tử liên kết với tính trạng mục tiêu (marker assisted selection - MAS) là phương pháp được thế giới ủng hộ mạnh mẽ từ năm 1995 có thể cho kết quả sau ba thế hệ chọn lọc (Tanksley et al., 1996).. - Nhiều nghiên cứu cho thấy gen chủ lực điều khiển tính trạng chống chịu mặn của cây lúa nằm trên nhiễm sắc thể số 1 (saltol), một số QTL định vị trên nhiễm sắc thể số cũng được ghi nhận là có quan hệ với khả năng chống chịu mặn (Teng, 1994).. - Trên cơ sở đó, đề tài “Tuyển chọn và tái sinh một số giống lúa có khả năng chịu mặn thích ứng với biến đổi khí hậu ở đồng bằng sông Cửu Long ” được thực hiện nhằm thu thập, tuyển chọn được giống lúa chịu mặn từ. - các giống đang được trồng ở các vùng có đất ngập mặn của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) qua đó làm cơ sở cho chọn giống.. - Các giống lúa được thu thập từ các vùng có đất nhiễm mặn ở ĐBSCL như Bảng 1.. - 2.1 Đánh giá khả năng chịu mặn dựa trên các đáp ứng sinh lý. - Tiêu chuẩn đánh giá mức độ chống chịu mặn ở giai đoạn tăng trưởng và phát triển theo Bảng 2.. - Bảng 1: Các giống lúa thanh lọc trong nhà lƣới. - TL trong mặn – TL trong đối chứng. - 2.2 Khảo sát khả năng tái sinh của mô lúa trong điều kiện mặn. - Cấy chuyển các mô sẹo có nhiều cấu trúc bi, màu vàng sáng sang đĩa môi trường mới để nhân số lượng mô sẹo sau mỗi 3 tuần.. - Các mô sẹo tốt của các giống thí nghiệm được chuyển vào môi trường CIM 3% maltose có bổ sung 0‰ (đối chứng), 5‰, 10‰ và 20‰ NaCl, đặt trong tối 32,4 0 C, lấy số liệu về khả năng sống sót, tốc độ sinh trưởng và cấy chuyển vào môi trường tương ứng sau 3 tuần.. - Những mô sống sót có màu trắng ngà, kích thước mô sẹo tăng. - Tỉ lệ mô sẹo sống sót/đĩa. - Số mô sẹo sống. - Các mô sẹo sống được trong môi trường mặn được cấy chuyển sang môi trường SIM để tái sinh ra chồi, ủ trong tối ở nhiệt độ 32,4 0 C một tuần, sau đó đem ra sáng với quang kì 18 giờ sáng - 6 giờ tối.. - Sau khi cây đã khoẻ tiến hành tưới dung dịch Yoshida + NaCl 6‰ để so sánh khả năng sinh trưởng khác nhau giữa cây lúa tái sinh trong. - Ghi nhận kết quả sau 3 tuần chủng mặn.. - 2.3 Đánh giá sự liên kết của một số marker phân tử đến gen chịu mặn. - Ngoài các giống lúa ở Bảng 1, trong phần đánh giá marker phân tử, DNA của giống lúa IR28 được sử dụng như là giống chuẩn nhiễm.. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - 3.1 Đánh giá khả năng chịu mặn của các giống lúa dựa trên đáp ứng sinh lý 3.1.1 Tỷ lệ sốn sót. - Kết quả ghi nhận khả năng sống sót cho thấy cây lúa ở nghiệm thức đối chứng sống 100% đến khi kết thúc thí nghiệm. - Ở điều kiện nhiễm mặn 4‰ giống IR29 chết sau 19 ngày xử lý mặn, giống OM6677, Pokkali sống hơn 70% và có 8 giống sống trên 50% sau 21 ngày là: CL8, DH4, DH5, OM1348, TC2, CN1, Một bụi đỏ, OM6976. - giống IR29 chết sau 9 ngày xử lý mặn, sau 21 ngày đa số các giống đều chết chỉ còn Pokkali, DH4, Một bụi đỏ, và OM6677 còn sống sót nhưng tỉ lệ sống đều thấp hơn 50%. - Như vậy, có một số giống có thể sống trong điều kiện mặn 4‰ nhưng lại chết khi nồng độ mặn tăng lên 6‰. - Từ kết quả này cho thấy các giống có khả năng sống sót lâu với tỉ lệ cao như: CL8, DH4, DH5, OM1348, TC2, CN1, Một bụi đỏ và OM6976 có thể xem là các giống tiềm năng cho công tác chọn lọc, lai tạo giống chịu măn.. - 3.1.2 Mứ độ chống chịu mặn. - Sự sinh trưởng của các giống lúa thí. - Sau 7 ngày xử lý các giống đều chưa bị ảnh hưởng chỉ IR29 và OM4900 ảnh hưởng đến cấp 3. - sau 14 ngày phần lớn các giống bị ảnh hưởng ở cấp 3 - 5 riêng IR29 và OM4900 nhiễm cấp đến 7. - sau 21 ngày giống pokkali, CL8, OM6677 thể hiện kháng mặn tốt (cấp 3), 8 giống lúa thể hiện kháng trung bình là: DH2, DH3, DH4, DH5, OM1348, Một bụi đỏ, OM6976, MTL504 (ảnh hưởng ở cấp 5), giống IR29, IR50404 và OM4900 biểu hiện rất nhiễm và đã chết hoàn toàn (cấp 9), các giống còn lại có biểu hiện nhiễm trung bình.. - Biểu hiện của các giống lúa ở môi trường mặn 6‰ cũng tương tự như ở môi trường mặn 4‰ nhưng mức độ ảnh hưởng nặng hơn. - Sau 7 ngày xử lý mặn giống IR29 có biểu hiện nhiễm ở cấp 7, giống Pokkali, DH4, DH5, OM1348, OM6677, MTL504 có biểu hiện ở cấp 3, các giống lúa khác biểu hiện cấp 5 - 7. - Sau 14 ngày xử lý mặn, giống IR29 và OM4900 chết hoàn toàn (nhiễm cấp 9), giống Pokkali biểu hiện cấp 5 cùng với 6 giống lúa có biểu hiện tương đương là: CL8, DH4, OM1348, OM6677, OM6976, MTL504. - Sau 21 ngày xử lý mặn hầu hết các giống lúa đã chết, chỉ có 4 giống còn lại vài cây nhiễm cấp 5 là: Pokkali, DH4, Một bụi đỏ, OM6677. - Như vậy, ở nghiệm thức mặn 4‰ đã quan sát được 2 giống chịu mặn khá, 8 giống chịu mặn trung. - Kết quả thí nghiệm cho thấy giống Pokkali, DH4, Một bụi đỏ, OM6677 có khả năng chịu mặn tốt nhất, giống DH2, DH3, CL8, DH5, OM1348, OM6976, MTL504 biểu hiện kháng ở nồng độ mặn 4‰ nhưng biểu hiện nhiễm trong nồng độ mặn 6‰.. - Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Trung Tiền (2009) cho thấy tỉ lệ sống sót của cây lúa giảm khi nồng độ mặn tăng lên đồng thời những giống có biểu hiện kháng mặn thì đều có thời gian sống sót lâu trong môi trường mặn. - Kết quả của thí nghiệm này rất phù hợp với kết quả nghiên cứu trên của Nguyễn Trung Tiền và Phan Vinh Quang.. - Chiều cao thân lá lúa ở các nồng độ muối khác nhau thì rất khác nhau. - Cây lúa trong điều kiện mặn 0‰ có chiều cao thân lá kéo dài liên tục trong quá trình thí nghiệm. - Theo đó sau 7 ngày chủng mặn các giống đều có thể kéo dài thân lá ngoại trừ giống IR29 và OM4900 ở nghiệm thức mặn 6‰. - Sau 14 ngày chủng mặn, ở độ mặn 4‰ giống IR29 giảm 37,69% chiều cao thân lá, 2 giống DH3 và OM4900 cũng có chiều cao thân lá giảm đáng kể. - ở nồng độ mặn 6‰ giống chuẩn nhiễm IR29 chết hoàn toàn, OM4900 giảm 59,37%, đa số các giống có chiều cao thân lá giảm mạnh đặc biệt chỉ OM1348 và Pokkali có chiều cao tăng. - Như vậy, các giống DH2, DH3, CL8, IR50504, DH5, OM6677 không giảm chiều cao ở nồng độ mặn 4‰ nhưng lại giảm mạnh ở nồng độ mặn 6‰. - Giai đoạn 21 ngày sau khi xử lý mặn, ở nồng độ mặn 4‰ giống chuẩn nhiễm IR29 chết hoàn toàn, đa số các giống đều có chiều cao thân lá giảm ngoại trừ DH4, TC2, Một bụi đỏ, Pokkali thay đổi không đáng kể, OM6677 và MTL504 tăng có ý nghĩa thống kê. - ở nồng độ mặn 6‰ chỉ Pokkali, DH4, Một bụi đỏ, OM6677 còn lại vài cây nhưng chiều cao cũng giảm đáng kể, các giống khác đều đã chết.. - Kết quả nghiên cứu của Islam et al., 2007 đã ghi nhận chiều cao cây lúa tỉ lệ nghịch với nồng độ mặn. - Kết quả của thí nghiệm này rất tương đồng với kết quả của các nghiên cứu nói trên.. - Chiều dài rễ lúa đã giảm khi nồng độ muối tăng lên nhưng mức độ giảm không cao như sự giảm ở thân. - 3.1.5 Ảnh huởng mặn đến tr n l ợn k ô t ân, rễ củ á ốn lú t n l c Trọng lượng khô thân, rễ của đa số các giống lúa thí nghiệm đều giảm khi nồng độ mặn tăng lên và khối lượng khô thân giảm nhiều hơn khối lượng khô rễ. - trọng lượng rễ IR29 giảm cao nhất 47,65%, tiếp đến OM4900 giảm 44,75%, các giống còn lại đều có tỉ lệ giảm thấp hơn 23%, giống Pokkali giảm 2,67%. - Như vậy kết quả của thí nghiệm này rất phù hợp với ghi nhận của Akita (1986) và các giống OM4900, IR29, OM576, OM1350, DH2, DH3, IR50404 là các giống có khả năng chịu mặn kém nên đã giảm mạnh khối lượng khô sau 21 ngày nhiễm mặn, các giống có khả năng chịu mặn khá hơn nên tỉ lệ giảm thấp, giống có khối lượng thân rễ không giảm như CL8, DH4, DH5, TC2 là những giống có tiềm năng chịu mặn tốt.. - Ở nồng độ mặn 4‰ giống IR29 có chlorophyll tổng là 1,683 mg/g thấp hơn chlorophyll tổng của Pokkali (2,122 mg/g).. - Tuy nhiên, xét cùng một giống thì hàm lượng Chl hầu như không thay đổi khi tăng nồng độ xử lý mặn từ 0‰ lên 4‰. - Nồng độ mặn 4‰ hầu như không ảnh hưởng đến hàm lượng chlorophyl trên lá của các giống lúa thí nghiệm, kết quả tương tự cũng được Tăng Thị Hạnh et al., 2010 quan sát.. - 3.2 Đánh giá kiểu gen các giống thu thập đƣợc bằng marker phân tử. - Kết quả phân tích gel ở hình 1 cho thấy CL8, OM1348, Một bụi đỏ, OM6677, OM6976, MTL504 có băng tương ứng với Pokkali mang kiểu gen chống chịu mặn (170bp). - Qua đó có thể thấy RM206 liên kết khá chặt với khả năng chống chịu mặn trên cây lúa, kết quả của thí nghiệm này tương ứng với kết quả thí nghiệm của Nguyễn Thị Lang et al., 2008. - Thông qua RM206 đã nhận diện được giống có mang gen chống chịu mặn là CL8, OM1348, Một bụi đỏ, OM6677, OM6976, MTL504.. - năng chịu mặn của các giống lúa. - Nejad (2008) cũng cho rằng RM10745 liên kết chặt với khả năng kháng mặn của lúa.. - Kết quả kiểm tra sản phẩm PCR với marker RM8094 cho thấy có băng khác nhau đã được nhận diện từ các giống lúa thí nghiệm, đặc biệt hai giống IR28 và IR29 đều là giống chuẩn nhiễm nhưng sản phẩm PCR cũng cho ra các băng khác nhau. - Tính đa hình di truyền cao giữa các giống lúa cũng đã được Nejad (2008) ghi nhận với RM8094. - Kết quả của thí nghiệm này rất phù hợp với kết quả của Nejad.. - Như vậy, trong 4 cặp primer được sử dụng trong thí nghiệm thì RM206 có khả năng liên kết cao nhất với khả năng kháng mặn;. - tốt cho phân tích tính đa dạng di truyền của các giống lúa.. - Qua kiểm tra có 6 trong các giống thu thập được có cả kiểu gen và kiểu hình kháng mặn là: CL8, OM1348, Một Bụi Đỏ, OM6677, OM6976, MTL504. - Các giống này có thể bổ sung vào ngân hàng các giống lúa có khả năng chịu mặn nhằm làm nguồn cho các nghiên cứu tiếp theo 3.3 Khảo sát khả năng tái sinh của mô lúa. - 3.3.1 Ản ởng củ N l đến tỉ lệ sốn sót củ mô sẹo. - Cả 3 giống lúa MTL480, MTL687 và ST20 đều có khả năng tạo mô sẹo trên môi trường CIM3% Maltose. - Kết quả đánh giá tỉ lệ sống sót của mô sẹo trong các nồng độ mặn của các giống lúa cho thấy nồng độ mặn càng cao thì tỷ lệ sống sót của mô sẹo càng giảm, mô sẹo của các giống khác nhau có khả năng chịu mặn rất khác nhau. - Trong điều kiện không chủng mặn, mô sẹo các giống đều có tỉ lệ sống rất cao (khoảng 98. - 20‰, tỷ lệ sống sót của mô sẹo MTL480 là cao nhất và 8,88. - tiếp theo là mô sẹo MTL và 0. - tỷ lệ sống sót của mô sẹo ST20 là thấp nhất và 0%).. - Báo cáo của Lang và Tam (2003) cho thấy mô sẹo của một số giống có khả năng sống sót cao trong môi trường mặn 15‰ như Sóc Nâu, Trang Thai Lan, Đoc Đo, trong thí nghiệm này giống MTL480 có khả năng sống được ở nồng độ mặn 20‰.. - 3.3.2 Khả năn tá s n ồi từ mô sẹo sau khi xử lý mặn. - Kết quả thí nghiệm cho thấy: nồng độ mặn 20‰ làm mô sẹo của cả ba giống thí nghiệm đều mất khả năng tái sinh chồi. - sau khi xử lý mặn mô sẹo ST20 hoàn toàn không có khả năng tái sinh chồi. - tỉ lệ tái sinh chồi của MTL480 và MTL687 giảm khi nồng độ mặn tăng. - Giống MTL480 có khả năng tái sinh chồi cao nhất trong các giống thí nghiệm: ở nghiệm. - thức mặn 5‰ mô sẹo MTL480 có tỉ lệ tái sinh chồi tương đương ở nghiệm thức đối chứng. - ở nồng độ mặn 10‰ mô sẹo MTL480 có tỉ lệ tạo chồi khá cao (30,67. - Như vậy, khả năng tái sinh chồi từ mô sẹo của lúa không những chịu ảnh hưởng của thành phần môi trường nuôi cấy (Lee et al., 2003) mà còn chịu ảnh hưởng của kiểu gen và nồng độ xử lý mặn.. - Kết quả trên cho thấy các cây lúa được tái sinh từ môi trường mặn có khả năng sống sót cao trong môi trường bị nhiễm mặn. - Kết quả này tương tự với kết quả nghiên cứu của Lê Trần Bình et al. - Có 11 trong 18 giống thu được từ các tỉnh ngập mặn của ĐBSCL có biểu hiện kháng mặn ở giai đoạn mạ, trong đó có 3 giống lúa có khả năng chịu mặn tốt là: DH4, OM1348, Pokkali. - 8 giống chịu mặn trung bình là : CL8, DH5, TC2, CN1, Một bụi đỏ, OM6677, OM6976 và MTL504.. - RM206 liên kết chặt với gen chịu mặn, trong khi RM8094 thể hiện tính đa hình di truyền cao giữa các giống lúa thí nghiệm.. - Mô sẹo của ba giống MTL480, MTL687, ST20 đều có thể sinh trưởng trong môi trường CIM3% maltose bổ sung 5‰ và 10‰ NaCl. - Tuy nhiên, chỉ có giống MTL480 và MTL687 có khả năng tái sinh chồi sau khi xử lý mặn.. - Cây lúa tái sinh ở điều kiện mặn của MTL480, MTL687 đều có khả năng sống sót ở nhà lưới trong điều kiện mặn 6‰ sau 30 ngày.. - Nghiên cứu tính chống chịu mặn trên nhóm giống lúa mùa địa phương. - Nghiên cứu khả năng chịu mặn của một số nguồn gen lúa lưu giữ tại ngân hàng gen cây trồng quốc gia