ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NÔI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------- -------------

Nguyễn Thị Trang

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN

GIỐNG LÚA CHỊU NGẬP Ở GIAI ĐOẠN NẢY MẦM

CỦA VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ SSR

Chuyên ngành : Di truyền học

Mã số : 60420121

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Vũ Thị Thu Hiền

TS. Đỗ Thị Phúc

Hà Nội – 2016

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1

1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................. 1

2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................ 2

3.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 2

4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 2

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3

1.1. Vài nét sơ lược về cây lúa ................................................................................. 3

1.1.1. Vai trò của cây lúa .......................................................................................... 3

1.1.2. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa ............................................................ 6

1.2. Tính chống chịu ngập của cây lúa ................................................................ 6

1.2.1. Ảnh hưởng của lũ lụt đến phương pháp canh tác lúa gieo sạ thẳng .............. 6

1.2.2. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý chính về tính chịu ngập của cây lúa.... 8

1.2.3.Một số gen chính liên quan đến tính chịu ngập của cây lúa ........................... 13

1.2.4. Phân loại các giống lúa chịu ngập .................................................................. 14

1.3. Các phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền ............................................... 16

1.3.1.Chỉ thị hình thái ............................................................................................... 16

1.3.2. Chỉ thị sinh hóa .............................................................................................. 16

1.3.3. Chỉ thị phân tử ADN ...................................................................................... 17

1.4. Chỉ thị phân tử SSR và ứng dụng trong nghiên cứu lúa chịu ngập ................... 19

1.4.1. Chỉ thị phân tử SSR ........................................................................................ 19

1.4.2.Ứng dụng của chỉ thị phân tư SSR trong nghiên cứu đa dạng di truyền các

giống lúa chịu ngập .................................................................................................. 22

1.4.3 Ứng dụng của chỉ thị phân tư SSR trong nghiên cứu xác định QTL/gene chịu

ngập .......................................................................................................................... 24

1.5. Nghiên cứu đa dạng di truyền và tính chịu ngập cây lúa ở Việt Nam .............. 26

1.5.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa ở Việt Nam ........................................ 26

1.5.2. Nghiên cứu tính chịu ngập cây lúa ở Việt Nam ............................................. 27

CHƢƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 29

2. 1. Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 29

2.1.1. Vật liệu thực vật ............................................................................................. 29

2.1.2. Hóa chất ......................................................................................................... 29

2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 32

2.2.1. Phương pháp phân tích kiểu hình ................................................................... 32

2.2.2. Phương pháp phân tích kiểu gen .................................................................... 33

2.3. Phân tích số liệu ................................................................................................ 36

2.3.1. Phân tích số liệu kiểu hình ............................................................................. 36

2.3.1. Phân tích số liệu kiểu gen............................................................................... 37

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. ......................... 40

3.1. Đánh giá khả năng chịu ngập của 150 giống lúa ở các địa điểm sinh thái khác

nhau thuộc vùng trũng đồng bằng châu thổ Việt Nam ................................................ 40

3.1.1. Đa dạng kiểu hình tính trạng sức sống cây con chịu ngập của quần thể giống

lúa bản địa Việt Nam. ............................................................................................... 40

3.1.2. Mối tương quan giữa khả năng chịu ngập và tỷ lệ phục hồi sau ngập của các

giống lúa bản địa chịu ngập Việt Nam ở giai đoạn nảy mầm. ..................................... 43

3.2. Nghiên cứu đa đạng di truyền của tập đoàn lúa chịu ngập. ............................. 47

3.2.1.Tách chiết ADN tổng số .................................................................................. 47

3.2.2. Phân tích đa dạng di truyền của tập đoàn lúa có khả năng chịu ngập bằng chỉ

thị phân tử SSR ........................................................................................................ 48

3.3. Xác định các allele hiếm nhận dạng một số giống trong tập đoàn lúa chịu ngập

nghiên cứu ................................................................................................................ 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 66

1.Kết luận ................................................................................................................. 66

2. Kiến nghị .............................................................................................................. 66

DANH MỤC CÁC BẢNG

TÊN CÁC BẢNG Trang

Bảng 2.1. Thông tin về các cặp mồi nghiên cứu 30

Bảng 2.2: Thành phần của một phản ứng PCR 34

Bảng 2.3: Các bước chu trình phản ứng PCR 35

Bảng 2.4: Thành phần gel polyacrylamide 35

Bảng 3.1: Tỷ lệ phục hồi của các giống lúa bản địa Việt Nam chịu

ngập ở giai đoạn nảy mầm

46

Bảng 3.2: Tỉ lệ khuyết số liệu và dị hợp tử của các giống lúa nghiên

cứu

50

Bảng 3.3: Hệ số PIC và tổng số alen thể hiện của 43 cặp mồi SSR với

48 giống lúa chịu ngập nghiên cứu

54

Bảng 3.4: Hệ số tương đồng di truyền của 48 giống với 43 cặp mồi 60

Bảng 3.5: Tổng hợp các allele hiếm nhận dạng các giống 62

DANH MỤC CÁC HÌNH

TÊN CÁC HÌNH Trang

Hình 1.1.Sơ đồ tiến hoá của hai loài lúa trồng (Khush, 1997 6

Hình 1.2. Các quá trình chuyển hóa liên quan đến sự tăng cường nảy mầm

và vươn dài thân lá lúa trong điều kiện thiếu oxi (Ismail 2009)

10

Hình 1.3. Con đường chuyển hóa glucose ở lúa trong điều kiện ngập nước

(yếm khí)

12

Hình 1.4: Cơ chế bắt chéo lỗi trong giảm phân 21

Hình 1.5: Cơ chế trượt lỗi trong quá trình sao mã 21

Hình 1.6: Bản đồ QTL Sub1 với một số các chỉ thị SSR trên NST số 9 25

Hình 2.1. Minh họa phương pháp xử lý ngập trong ống nghiệm 33

Hình 3.1. Thí nghiệm xử lý ngập trong ống nghiệm ở giai đoạn nảy mầm 41

Hình 3.2: Chiều dài lá của 150 giống lúa bản địa và cải tiến Việt Nam 42

Hình 3.3: Mối tương quan về khả năng chịu ngập của 48 giống nghiên cứu 44

Hình 3.4. ADN tổng số của 48 giống lúa nghiên cứu 47

Hình 3.5: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM341; (1-48 là các mẫu giống từ T1-T48); M: 100 bp ADN Ladder

(100-1500 bp)

48

Hình 3.6: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM85; (1-48 là các mẫu giống từ T1-T48); M: 100 bp ADN Ladder

(100-1500 bp)

49

Hình 3.7: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM10173; (1-48 là mẫu giống từ T1-T48); M: 100 bp ADN Ladder

(100-1500 bp)

49

Hình 3.8: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM16589; (1-48 là mẫu giống từ T1-T48); M: 100 bp ADN Ladder

(100-1500 bp)

50

Hình 3.9: Sơ đồ tỏa tròn về mối quan hệ di truyền của 48 giống lúa chịu

ngập ở giai đoạn nảy mầm. 60

Hình 3.10: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM485; M: 100bp DNA ladder (100 - 1500bp)

63

Hình 3.11: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM16;M: 100bp DNA ladder (100 - 1500bp)

64

Hình 3.12: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM307; M: 100bp DNA ladder (100 - 1500bp)

64

Hình 3.13: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM485; M: 100bp DNA ladder (100 - 1500bp)

65

Hình 3.14: Điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp

mồi RM25022. M: 100bp DNA ladder (100 - 1500bp)

65

7

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong hệ thống canh tác lúa gieo sạ thẳng, sức sống cây lúa là một trong những

tính trạng giúp cho cây con trốn thoát ngập úng ở giai đoạn nảy mầm, đặc biệt sau khi

gieo sạ bị ngập. Trong những năm gần đây, lũ lụt trở thành vấn đề lớn đối với việc sản

xuất lúa tại các vùng canh tác đất thấp, gây thiệt hại lớn về kinh tế. Khả năng chịu ngập

của cây lúa ở giai đoạn nảy mầm là đặc tính nông học của giống mà chính bản thân giống

lúa đó thể hiện khả năng kéo dài lá mầm nhanh nhất, ngoi lên khỏi mặt nước tiếp cận oxi

để trốn thoát ngập úng (submergence escape). Đặc tính này đặc biệt quan trọng để đảm

bảo thời vụ, giúp quần thể lúa duy trì mật độ tối ưu trong hệ thống canh tác gieo sạ tại các

tỉnh đồng bằng châu thổ ở nước ta.

Việt Nam nằm trong vùng tiểu khí hậu bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi yếu tố thời

tiết thất thường đối với sản xuất nông nghiệp. Canh tác lúa tại đồng bằng châu thổ của

Việt Nam được chia thành 3 vùng chính đó là vùng đồng bằng châu thổ Sông Hồng (phía

Bắc), sông Cửu Long (phía Nam) và các tỉnh đồng bằng ven biển Miền Trung. Tại các

vùng này, việc hình thành cơ cấu giống để canh tác lúa gieo sạ tại mô hình cánh đồng

mẫu lớn đang đặt ra một vấn đề lớn trong sản xuất lúa gạo, đặc biệt đối với vùng đất thấp

dễ xảy ra lũ lụt sớm.

Nghiên cứu đa dạng di truyền là một điều kiện tiên quyết đối với các nhà chọn

giống lúa trong việc khai thác nguồn tài nguyên gen bản địa. Hơn nữa, các nhà khoa học

đã ước tính chỉ có khoảng 15% nguồn gen đa dạng di truyền tiềm năng đã được sử dụng.

Điều đó chứng tỏ rằng phần lớn nguồn biến dị alen về các đặc điểm nông học có giá trị

kinh tế vẫn chưa được sử dụng. Ngoài ra, ở các vùng trồng lúa của các vùng đồng bằng

châu thổ thường bị ngập nước trong suốt mùa mưa. Nhiều cánh đồng gieo sạ lúa gần như

bị ngập trắng hoàn toàn do nước lũ dâng. Cho đến nay, chọn giống phân tử vẫn chưa

được ứng dụng có hiệu quả trong nghiên cứu các cơ chế kiểm soát sức sống cây giống ở

điều kiện ngập lụt, đó là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng xuất lúa tại

những vùng canh tác lúa đất thấp của Việt Nam. Vì vậy, đánh giá di truyền và cải tạo

nguồn gen lúa chịu ngập là một trong những mục tiêu cấp bách trong chương trình chọn

tạo giống. Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên

cứu đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm của Việt

Nam bằng chỉ thị SSR" nhằm cung cấp các thông tin về các nguồn gen lúa chịu ngập,

giúp khai thác và cải tiến sức sống cây giống trong điều kiện ngập úng.

8

2. Mục đích nghiên cứu

Đánh giá mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn giống lúa bản địa Việt Nam chịu

ngập ở giai đoạn nẩy mầm ở mức phân tử, nhằm xác định mối quan hệ di truyền giữa các

nguồn gen địa phương khác nhau phục vụ cho công tác bảo tồn, khai thác và sử dụng có

hiệu quả các nguồn gen lúa chịu ngập bản địa của Việt Nam.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1. Ý nghĩa khoa học

Hiểu biết về đa dạng di truyền của các nguồn gen lúa chịu ngập tạo cơ sở lý luận

cho việc chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di truyền của các giống lúa chịu

ngập trong sản xuất.

Phát hiện sai khác di truyền của các giống lúa chịu ngập có ý nghĩa quan trọng

trong việc xác định các allele hiếm, allele đặc trưng để nhận dạng chính xác các nguồn

gen ưu tú giúp định hướng cho công tác thu thập bảo tồn đa dạng nguồn gen lúa chịu

ngập ở mức phân tử. Phục vụ công tác lai tạo và nghiên cứu lập bản đồ di truyền, nhằm

định vị QTL/gen liên kết với tính trạng chịu ngập.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử (SSR) góp phần nâng

cao hiệu quả công tác bảo tồn và chọn tạo giống lúa có phẩm chất gạo tốt, năng suất cao,

có khả năng chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm, phù hợp với điều kiện canh tác lúa gieo sạ

tại mô hình cánh đồng mẫu lớn của Việt Nam.

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

4.1. Đối tượng:

Đối tượng nghiên cứu là cứu là tập đoàn các giống lúa chịu ngập ở giai đoạn nảy

mầm được thu thập ở nhiều địa phương khác nhau, các giống này đang được lưu giữ và

bảo tồn tại ngân hàng gen Cây trồng Quốc gia (Trung tâm Tài nguyên Thực vật).

4.2. Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài nghiên cứu, đánh giá nguồn gen ở mức phân tử bằng chỉ thị SSR (simple

sequence repeat). Các thí nghiệm được tiến hành tại Bộ môn Kỹ thuật Di truyền - Viện

Di Truyền Nông nghiệp.

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Vài nét sơ lƣợc về cây lúa

1.1.1. Vai trò của cây lúa

9

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng được trồng chủ yếu ở Châu Á,

đặc biệt là khu vực Đông Nam Á trong đó có Việt Nam. Lúa gạo là nguồn lương thực chủ

yếu nuôi sống hàng tỷ người trên thế giới [40]. Sản lượng lúa gia tăng trong thời gian qua

đã mang lại sự an sinh cho con nguời, đặc biệt đối với dân nghèo: gạo là nguồn cung cấp

thức ăn chủ yếu. Các nước nghèo thường dùng gạo là nguồn lương thực chính, khi thu

nhập tăng lên mức tiêu thụ gạo có xu hướng giảm xuống, thay thế bằng các loại thức ăn

cung cấp nhiều protein và vitamin hơn là năng lượng. Bangladesh và Thái Lan có mức

tiêu thụ gạo cao nhất vào những năm 1960 (tương đương 180 kg/người/năm), đến năm

1988 giảm xuống còn khoảng 150 kg. Ở Việt Nam hiện nay mức tiêu thụ gạo bình quân

vẫn còn ở mức cao, khoảng 120 kg/người/năm. Tuy nhiên có thể nói, trên khắp thế giới, ở

đâu cũng có dùng đến lúa gạo hoặc các sản phẩm từ lúa gạo. Khoảng 40% dân số trên thế

giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính. Trên thế giới có hơn 110 quốc gia có sản

xuất và tiêu thụ gạo với các mức độ khác nhau. Lượng lúa được sản xuất ra và mức tiêu

thụ gạo cao tập trung ở khu vực Châu Á. Năm 1980, chỉ riêng ở Châu Á đã có hơn 1,5 tỷ

dân sống nhờ lúa gạo, chiếm trên 2/3 dân số Châu Á. Con số này theo ước đoán đã tăng

lên gần gấp đôi [6].

Lúa là cây trồng thân thiết, lâu đời nhất của nhân dân ta và nhiều dân tộc khác trên

thế giới, đặt biệt là các dân tộc ở Châu Á. Mặc dù năng suất lúa ở các nước Châu Á còn

thấp nhưng do diện tích sản xuất lớn nên Châu Á vẫn là nguồn đóng góp rất quan trọng

cho sản lượng lúa trên thế giới (trên 90%). Các quốc gia dẫn đầu về sản lượng lúa theo

thứ tự là Trung Quốc, Ấn Độ, Indoniesia, Bangladesh, Việt Nam, Thái Lan và Myanmar,

tất cả đều nằm ở Châu Á. Như vậy, có thể nói Châu Á là vựa lúa quan trọng nhất thế giới.

Gạo là thức ăn giàu dinh dưỡng. So với lúa mì, gạo có thành phần tinh bột và protein hơi

thấp hơn, nhưng năng lượng tạo ra cao hơn do chứa nhiều chất béo hơn. Ngoài ra, nếu

tính trên đơn vị 1 hecta, gạo cung cấp nhiều calo hơn lúa mì do năng suất lúa cao hơn

nhiều so với lúa mì. Giả sử một người trung bình cần 3200 calo mỗi ngày thì một hecta

lúa có thể nuôi 2055 người/ngày hoặc 5,63 người/năm, trong khi lúa mì chỉ nuôi được

3,67 người /năm, bắp 5,3 người/năm. Hơn nữa, trong gạo lại có chứa nhiều acid amin,

10

thiết yếu như: Lysine, Threonine, Methionine, Tryptophan… hơn hẳn lúa mì. Đối với

một số quốc gia như Việt Nam, Thái Lan, Miến Điện (Myanmar), Ai Cập lúa gạo chiếm

một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không phải chỉ là nguồn lương thực mà

còn là nguồn thu ngoại tệ để đổi lấy thiết bị, vật tư cần thiết cho sự phát triển của đất

nước [6]. Điều này chỉ rõ vị trí của lúa gạo trong cơ cấu lương thực thế giới và trong đời

sống kinh tế quốc tế.

Việt Nam là một trong những nước có nghề truyền thống trồng lúa nước cổ xưa

nhất thế giới. Nông nghiệp trồng lúa vừa đảm bảo an ninh lương thực quốc gia, vừa là cơ

sở kinh tế sống còn của đất nước. Dân số nước ta đến nay hơn 90 triệu người, trong đó

dân số ở nông thôn chiếm gần 80% và lực lượng lao động trong nghề trồng lúa chiếm

khoảng 70% lực lượng lao động cả nước. Điều đó cho thấy lĩnh vực nông nghiệp trồng

lúa thu hút đại bộ phận lực lượng lao động cả nước, đóng vai trò rất lớn trong nền kinh tế

quốc dân. Bên cạnh đó, ưu thế lớn của nghề trồng lúa còn thể hiện rõ ở diện tích canh tác

trong tổng diện tích đất nông nghiệp cũng như tổng diện tích trồng cây lương thực.

Ngành trồng trọt chiếm 4/5 diện tích đất canh tác trong khi đó lúa giữ vị trí độc tôn, gần

85% diện tích lương thực. Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn,

diện tích trồng lúa khoảng 7,8 triệu ha tập trung ở 2 vùng trồng lúa chính là đồng bằng

sông Cửu Long (5,29 triệu ha) và đồng bằng sông Hồng (2,51 triệu ha) với sản lượng lúa

cả năm 2014 ước tính đạt 44,84 triệu tấn, năng suất bình quân đạt 57,4 tạ/ha [4].

Như vậy bên cạnh sự thu hút về nguồn lực con người thì sự thu hút nguồn lực đất

đai cũng lại khẳng định rõ vị trí của lúa gạo trong nền kinh tế quốc dân. Trong những năm

gần đây, Việt Nam có tổng sản lượng lúa hàng năm đứng thứ 5 trên thế giới, nhưng lại là

nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ 2 thế giới hiện nay với sản lượng gạo xuất khẩu bình

quân trên dưới 4 triệu tấn/năm. Thái Lan luôn là nước xuất khẩu gạo dẫn đầu thế giới,

hơn hẳn Việt Nam (thứ 2) cả về số lượng và giá trị, do có thị trường truyền thống rộng

hơn và chất lượng gạo cao hơn. Mỹ, Ấn Độ, Pakistan cũng là những nước xuất khẩu gạo

quan trọng, sau Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam đứng hàng thứ 6 thế giới về diện tích gieo

11

trồng lúa. Hạt gạo Việt Nam chẳng những đủ bảo đảm yêu cầu về an ninh lương thực

trong nước mà còn góp phần rất quan trọng trong thị trường lúa gạo thế giới [6].

1.1.2. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa

Từ trung tâm phát sinh, cây lúa theo thời gian đã được di thực đi nhiều vùng sinh thái mới. Qua quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân

tạo, cây lúa có khả năng thích nghi ngày càng rộng. Hiện nay, cây lúa được trồng trong những điều kiện sinh thái và khí hậu rất khác

nhau. Lúa được trồng ở Tây Bắc Trung Quốc (50o vĩ Bắc), ở miền Trung Xumatra trên đường xích đạo và ở cả New South Wales, châu Úc

(35o vĩ Nam). Lúa cũng được trồng từ những vùng thấp hơn mực nước biển, ở Kerala (Ấn Độ) đến những vùng có độ cao 2000 mét ở

Kasmia (Ấn Độ) và có thể trồng trên cạn hoặc điều kiện nước sâu tới 1,5 - 5 mét [10].

Tổ tiên cây lúa đã tồn tại từ đầu kỷ Phấn trắng. Vào giữa kỷ này, xuất hiện một trong những loại nguyên thuỷ nhất thuộc tộc Oryzae, đó là

loại Streptochasta Schrad. Đến cuối kỷ Phấn trắng xuất hiện loại tre (Bambusa) và loại lúa (Oryza). Một số loại khác xuất hiện muộn hơn

vào kỷ thứ ba, thời kỳ phát triển mạnh nhất của họ Hoà thảo (Gramineae). Các loài lúa Oryza spp. có cùng tổ tiên chung vào thời địa

cầu Gondwanaland, sau khi trái đất tách rời thành năm lục địa cách đây khoảng 85-90 triệu năm [5].

Tác giả Cheng khi nghiên cứu di truyền tiến hoá của 101 giống lúa, bao gồm cả lúa trồng và lúa dại cho thấy loài lúa trồng Oryza sativa chia thành hai

nhóm tương ứng với hai loài phụ là Indica và Japonica. Trong khi đó Oryza rufipogon chia thành bốn nhóm, một nhóm là Oryza rufipogon hàng niên và

ba nhóm Oryza rufipogon đa niên. Kết quả cho thấy các giống lúa Japonica có quan hệ gần gũi với một nhóm Oryza rufipogon đa niên, còn các giống lúa

Indica có quan hệ gần với nhóm lúa Oryza rufipogon hàng niên [30].

Hiện nay, nhiều chuyên gia lúa gạo đồng ý rằng lúa glaberrima và lúa sativa

có cùng chung nguồn thủy tổ vào thời kỳ lục địa nguyên thuỷ Gondwanaland,

nhưng sau khi các lục địa tách rời nhau, lúa sativa và glaberrima tự tiến hoá từ các

loài lúa dại bản địa ở hai châu lục là châu Á và châu Phi (Khush, 1997) [55].

Hình 1.1. Sơ đồ tiến hoá của hai loài lúa trồng (Khush, 1997) [55]

Việc thuần hoá cây lúa diễn ra ở bán đảo Trung Ấn và được bắt đầu khoảng

10.000 - 15.000 năm trước, còn cây lúa trồng đã xuất hiện ở châu Á cách đây khoảng

8.000 năm [29].

1.2. Tính chống chịu ngập của cây lúa

1.2.1. Ảnh hưởng của lũ lụt đến phương pháp canh tác lúa gieo sạ thẳng

12

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu chịu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đến

sản xuất nông nghiệp. Đất trồng lúa trải khắp với các tiểu vùng khí hậu nông nghiệp khác

nhau: đất được chủ động tưới tiêu, đất ướt vùng thấp, đất vùng cao và đất dễ bị ngập lụt.

Nguyên nhân chủ yếu làm giảm nghiêm trọng sản lượng lúa ảnh hưởng đến nền kinh tế

Việt Nam là vấn đề côn trùng gây hại, dịch bệnh, hạn hán, lạnh, mặn và ngập lụt…Lúa là

loại cây trồng cần nhiều nước nên thường được trồng ở những khu vực đất thấp thường

xuyên đe dọa bởi lũ lụt. Lúa có thể được canh tác bằng phương pháp cấy hoặc gieo sạ từ

2 - 3 vụ tùy thuộc vào điều kiện khí hậu nông nghiệp. Trong thế kỷ hai mươi, với sự tiến

bộ của khoa học kỹ thuật nông nghiệp và công nghệ cũng như xu hướng kinh tế mới, hầu

hết các nước trồng lúa đã khuyến khích nông dân chuyển đổi từ phương pháp cấy lúa

truyền thống sang gieo lúa sạ thẳng.

Ở Việt Nam, gieo sạ lúa đã trở nên quen thuộc đối với nông dân trồng lúa ở các

tỉnh phía Nam, giúp giảm công lao động mà năng suất lại cao hơn so với tập quán nhổ mạ

và cấy. Ở các tỉnh phía Bắc, từ năm 2005, Bộ Nông nghiệp và PTNT có chủ trương phát

triển lúa gieo thẳng có sự hỗ trợ của công cụ sạ hàng và diện tích lúa gieo thẳng ngày

càng được mở rộng trong sản xuất, mỗi năm đều tăng từ 1,2 - 1,5 lần đem lại hiệu quả

kinh tế cao cho người nông dân [8]. Gieo sạ cùng thời gian trong cùng một cánh đồng ở

mô hình cánh đồng mẫu lớn ngày càng được nhân rộng ở các tỉnh trồng lúa và mang lại

thu nhập cao, tạo tiền đề cho ngành sản xuất lúa gạo phát triển bền vững. Vấn đề khuyết

mật độ cây trồng là một trở ngại khi áp dụng biện pháp canh tác này trên diện tích lớn,

đặc biệt ở khu vực dễ bị lũ lụt vào đầu vụ.

Thêm vào đó, một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có nhiều vùng đất

khác nhau và trong mỗi tiểu vùng, nông dân phải đối mặt với nhiều khó khăn trong sản

xuất lúa. Mùa mưa, những vùng trũng lúa bị ngập úng, nhiều trà lúa gieo sạ bị chết do

nước chụp. Đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh miền Trung, hàng năm từ tháng 7 đến tháng 10

ở vụ mùa, giai đoạn sau gieo sạ hay gặp mưa lớn kéo dài trên diện rộng, khi ngập nước

trở nên nghiêm trọng với mực nước từ 30 đến 90 cm trong vòng 5 đến 15 ngày, nước tiêu

không kịp và dâng cao tràn vào các ruộng lúa gây ngập úng toàn diện hoặc cục bộ làm

13

mất trắng từ hàng chục đến hàng trăm hecta lúa sạ. Theo Cục Trồng trọt, kể từ 2008, gieo

thẳng được phát động như một tình thế khắc phục thiếu mạ do chết rét, với tổng diện tích

gieo thẳng toàn miền Bắc là trên 168 ngàn ha, chiếm 14,6% diện tích lúa toàn miền, thì

đến vụ xuân 2011, diện tích lúa gieo thẳng toàn miền đã đạt trên 229 ngàn ha chiếm 20%

diện tích lúa, tăng gần 14% [8]. Gieo sạ thẳng đã góp phần tiết kiệm chi phí, hạ giá thành,

tạo tiền đề và động lực cho dồn đổi đất đai, cơ giới hóa sản xuất để hình thành vùng sản

xuất hàng hóa tập trung. Các tính toán qua 2 - 3 vụ cho thấy cứ mỗi ha gieo thẳng tiết

kiệm chi phí và làm lợi cho nông dân 3 - 4 triệu đồng. Nếu nhân con số này với trên

200.000 ha thì số tiền mang lại là cả ngàn tỷ đồng mỗi năm. Gieo thẳng cũng còn một

loạt các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết như giống lúa thích hợp ngập úng, chịu thâm canh

và chống đổ tốt hơn.

Hơn nữa, trong những năm gần đây với sự biến đổi thất thường của khí hậu đã làm

cho ngập lũ trở thành một trong những thảm họa thiên nhiên nghiêm trọng nhất [42]. Lúa

là cây trồng quan trọng bậc nhất ở Việt Nam và những nghiên cứu về tính chống chịu

sinh học và phi sinh học như chịu ngập là chủ đề có tầm chiến lược trong chương trình

chọn tạo giống lúa. Do vậy nghiên cứu cơ bản tạo tiền đề cho ứng dụng chọn tạo giống

lúa thích ứng với khả năng gieo sạ thẳng, đặc biệt là ở những vùng đất lúa thường xuyên

bị ngập lụt trong các hệ thống canh tác lúa sạ ở nước ta trở nên rất quan trọng.

1.2.2. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý về tính chịu ngập của cây lúa

Lúa là cây trồng danh tiếng có thể sinh trưởng tốt trong điều kiện ngập úng và thể

hiện phổ biến dị di truyền rộng về tính chịu ngập. Trong điều kiện bị ngập, hàm lượng

oxy khuếch tán vào nước giảm 10.000 lần so với trong không khí [24]. Khi bị ngập hàm

lượng oxy trong nước giảm xuống dưới mức thích hợp cho cây trồng sinh trưởng thì

được gọi là điều kiện yếm khí một phần (hypoxia). Hiện tượng này xảy ra khi bộ rễ

của cây trồng bị ngập trong một thời gian ngắn nhưng thân của chúng vẫn còn ở trên

mặt nước. Sau khi đất bị ngập nước thì hàm lượng oxy giảm nhanh tới mức chỉ trong

vòng một ngày là có thể không phát hiện được oxy nữa, khi oxy không còn hiện diện

ở trong nước thì được gọi là yếm khí toàn phần (anoxia) [78].

14

Lúa thể hiện hai xu hướng khác nhau về chiến lược chịu ngập hoặc là mọc vươn

dài ra để thoát khỏi tình trạng ngập, hoặc không vươn dài để bảo tồn nguồn năng lượng.

Các chiến lược chịu ngập này phụ thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng phát triển, cũng

như những vùng đất chịu tác động khác nhau khi ngập úng. Nhìn chung, đặc tính chịu

ngập của lúa ở giai đoạn nẩy mầm thể hiện bằng cơ chế sức sống của cây con nẩy mầm

nhanh và sinh trưởng sớm để cây lúa vươn lên khỏi mặt nước và tiếp cận với oxy [47].

Theo đó, sức sống cây con đóng một vai trò quan trọng trong việc “trốn thoát” khỏi tình

trạng ngập, đó cũng là yếu tố quan trọng trong hệ thống canh tác gieo sạ bằng máy [32].

Lúa chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm hay sức sống cây con (seedling vigor) đề cập đến tất

cả các yếu tố làm cây giống tăng trưởng sớm, bao gồm các quá trình sinh lý ở các giai

đoạn dị dưỡng, chuyển đổi và tự dưỡng [33]. Hầu hết các giống lúa ở thời kỳ mạ đều

vươn dài thân lá một cách tối đa khi bị ngập nước hoàn toàn, mức độ vươn dài đó phụ

thuộc vào đặc tính di truyền của giống và bị ảnh hưởng bởi môi trường ngập hoặc tình

trạng cây con trước khi bị ngập [53].

Sự tăng quá trình sử dụng cacbohydrate giúp phân chia tế bào và kéo dài tế bào

giúp cây lúa vươn nhanh thân lá để trốn thoát ngập [81; 89]. Lũ lụt dẫn đến quá trình

chuyển đổi từ môi trường bình thường sang tình trạng thiếu oxy, lúa thể hiện sự biến dị

về khả năng vươn dài thân lá khi bị ngập nước [31]. Trong điều kiện thiếu oxi, các giống

chịu ngập sẽ vươn dài cây nhanh hơn để giúp cây con thoát ngập. Cây sẽ sử dụng các

năng lượng dự trữ thông qua sự hoạt động của enzym thủy phân tinh bột và hô hấp yếm

khí [48]. Một số quá trình chuyển hóa nhằm cung cấp năng lượng cần thiết và giúp cây

vươn lóng trong điều kiện thiếu oxi (Hình 1.2). Sự tăng cường quá trình chuyển hóa tinh

bột dự trữ nhờ sự hoạt động của enzym amylaza phân huỷ tinh bột là bước quan trọng

nhất giúp cây sống sót và phát triển trong tình trạng ngập. Hô hấp hiếm khí giúp đường

hòa tan tham gia vào quá trình dị hóa (glycolysis) để giải phóng năng lượng. Quá trình

này nhờ sự kích hoạt của hai enzym PDC (Pyruvate dehydrogenase) và ADH (Alcohol

dehydrogenases) là những enzym quan trọng của quá trình lên men rượu. Khi nảy mầm,

ethylene được sản sinh bằng cách phát triển phôi để kéo dài tế bào. Ethylene cũng có thể

làm tăng thêm quá trình thủy phân tinh bột bằng cách giảm tổng hợp ABA (Axít abscisic)

15

trong khi đó lại tăng cường sự tổng hợp GA (Axít gibberellic). Cả hai quá trình này đều

tăng cường sự hoạt động của các enzyme thủy phân tinh bột mà đặc biệt là amylase.

Hình 1.2. Các quá trình chuyển hóa liên quan đến sự tăng cường nảy mầm và vươn

dài thân lá lúa trong điều kiện thiếu oxi [48].

Cho đến nay, chưa có nhiều nghiên cứu về sinh lý, hóa sinh và phân tử của lúa

chịu ngập yếm khí ở giai đoạn nảy mầm. Hô hấp yếm khí là một quá trình bắt buộc trong

điều kiện thiếu oxi. Nhưng nếu duy trì lâu thì cây sẽ chết vì năng lượng rất ít và sản sinh

một số sản phẩm như rượu, axit mà nếu tích lũy nhiều sẽ gây độc cho cây. Hô hấp yếm

khí cũng là một phản ứng thích nghi giúp cây tồn tại tạm thời trong điều kiện thiếu oxi.

Một số thực vật có khả năng sống trong môi trường thường xuyên thiếu oxi vì chúng có

các cơ chế thích nghi và chống chịu với yếm khí [88]. Nhìn chung, quá trình thủy phân

đường (glycolysis) và lên men ethanol là những con đường chính để cung cấp năng lượng

trong sự nảy mầm và phát triển cây con giai đoạn mạ trong điều kiện bị ngập nước [61;

71]. Con đường lên men rượu đóng một vai trò chủ đạo trong điều kiện yếm khí, trong đó

ATP hình thành thông qua sự phosphoryl hóa oxy hóa trong ty lạp thể. Quá trình trao đổi

chất và chức năng của tế bào bị giảm do giảm hiệu quả của hô hấp kỵ khí. Đây là nguyên

nhân gây ra sự khủng hoảng năng lượng, vì trong quá trình glycolysis (thủy phân đường)

chỉ tạo được 3 phân tử ATP từ một phân tử đường hexose (đường chứa 6 phân tử

16

cacbon). Trong khi đó ở điều kiện hiếu khí, một phân tử đường có thể tạo ra 39 phân tử

ATP trong tế bào [48].

Bên cạnh đó, quá trình lên men alcohol (AF) là một trong những quá trình thích

ứng chuyển hóa chính để cây trồng đối mặt với tình trạng thiếu oxi khi cây lúa bị ngập

nước. Ethylene gián tiếp điều khiển sự phát triển của lóng thân khi ngập nước [36] ACC

synthase (ACS) and ACC oxidase (ACO) là enzyme quan trọng trong quá trình sinh tổng

hợp ethylene, hoạt tính của những enzyme này biểu hiện khi cây lúa bị ngập nước [76].

Năng lượng ATP được hình thành trong điều kiện thiếu oxi là rất quan trọng giúp cây lúa

thoát ngập. Vì vậy, giống lúa có khả năng dự trữ hàm lượng carbohydrate cao trước khi

ngập, kết hợp với khả năng duy trì sản xuất năng lượng ATP trong điều kiện hiếm khí là

yếu tố cơ bản giúp cây lúa nảy mầm yếm khí [72].

Cũng theo nghiên cứu của Tsuji H và cs., 2003b [86] cho rằng: Đường phân và lên

men ethanol là các quá trình quan trọng nhằm sản sinh năng lượng cung cấp cho tế bào.

Quá trình lên men ethanol được thực hiện bởi hai bước: Đầu tiên, pyruvate (PDC) được

tạo ra từ quá trình thủy phân đường glucose. Tiếp theo, dưới xúc tác của enzym pyruvate

decarboxylase, một phân tử PDC sẽ chuyển hóa thành phân tử acetaldehyde (ALDH).

Nối tiếp của quá trình đường phân là một phân tử ALDH được chuyển hóa thành ethanol

nhờ xúc tác của enzym alcohol dehydrogenase (ADH). Mặt khác, một phân tử pyruvate

được tạo ra từ quá trình đường phân và 1 phân tử ALDH được hình thành từ quá trình lên

men ethanol. Hai phân tử này đồng thời tham gia vào quá trình oxi hóa trong ty thể. Kết

quả của quá trình oxi hóa nhằm chuyển NADH thành NAD+

, cho phép các tế bào thực

vật tiếp tục quá trình đường phân và duy trì năng lượng ATP trong điều kiện ngập (Hình

1.3).

17

Hình 1.3. Con đường chuyển hóa glucose ở lúa trong điều kiện ngập nước [86].

Về hình thái học, cây lúa tự biến đổi hình thái ở rễ nhằm thích nghi với ngập úng

như: gia tăng số lượng rễ phụ và rễ khí sinh có độ rỗng cao hơn những rễ thông thường

nhằm tăng cường khả năng vận chuyển oxy xuống những phần bị ngập nước; tăng cường

khả năng thành lập mô dẫn khí (aerenchyma). Mô dẫn khí là một dạng tế bào đặc biệt của

rễ thường hiện diện ở những loài thực vật sống ở vùng đất ngập nước và một số ít loài

trên cạn khi bị ngập nước [68]. Hình thái điển hình của cây lúa chịu ngập ở giai đoạn nảy

mầm là vươn lóng nhanh nhất để giúp cây tiếp cận với oxi ở trên mặt nước [47].

Ngược lại, khả năng chịu ngập (submergence tolerance) là tính trạng liên quan đến

cây lúa ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng có khả năng phục hồi khi sau khi ngập hoàn

toàn từ 10 - 14 ngày [49]. Cơ chế hình thái và sinh lý của lúa ở giai đoạn này là hạn chế

sinh trưởng, ức chế hình thành diệp lục và tăng cường dự trữ hàm lượng carbohydrat.

Nhờ vào chiến lược ngừng hoạt động (quiescense strategy) sẽ giúp cây lúa chịu đựng môi

18

trường ngập, chờ đến khi nước rút để mọc ra các lá mới. [49; 82].

1.2.3. Một số gen chính liên quan đến tính chịu ngập của cây lúa

Khả năng chịu ngập là một tính trạng giúp cây lúa phục hồi sau khi bị ngập hoàn

toàn trong nước (10-14 ngày). Đặc tính này do sự kiểm soát của gen Sub1 nằm trên

nhiễm sắc thể số 9, được phân lập từ giống lúa indica FR13A có nguồn gốc từ Ấn Độ.

Nhờ sự hoạt động của gen Sub1 trong môi trường ngập sẽ kìm hãm sự phát triển thân lá

để dự trữ hàm lượng cacbohydrat và cung cấp năng lượng cho cây lúa sau khi nước rút,

giúp cây lúa phục hồi nhanh chóng sau ngập úng [36].

Trong khi đó, sự sinh trưởng sớm của cây con và tỷ lệ nẩy mầm là hai yếu tố cơ

bản để đánh giá mức độ chịu úng khi nẩy mầm ở lúa [27]. Sự vươn dài lá mầm của lúa

trong điều kiện ngập úng được thể hiện rất rõ, tuy nhiên cơ chế và gen liên quan đến quá

trình này mới được khám phá trong nghiên cứu gần đây (Xu và cs., 2006) [96]. Khả năng

chịu ngập của cây lúa ở giai đoạn nảy mầm hay thoát ngập (submergence escape) là một

tính trạng khá phức tạp, do ảnh hưởng của nhiều gen và các yếu tố môi trường. Expansins

đóng vai trò quan trọng trong vươn dài lá mầm yếm khí nhờ vào việc phát triển chiều

rộng của tế bào [21]. EXPA7, EXPB12, EXPA2 và EXPA4 được xác định là các gen ứng

cử viên liên quan đến sự vươn dài lá mầm yếm khí [45].

Nhiều thay đổi chuyển hóa xảy ra trong quá trình nảy mầm và sinh trưởng sớm

trong điều kiện yếm khí, chức năng quan trọng của quá trình lên men ethanol trong điều

kiện ngập nước được coi là nhân tố để tái sinh NAD+ nhằm sản sinh ra năng lượng trong

môi trường yếm khí thông qua đường phân, hay hô hấp yếm khí [35]. Các quá trình này

thường liên quan đến hoạt động của một số gen như ADH (alcohol dehydrogenase),

ALDH2a (acetoaldehyde dehydrogenase) và PDC (pyruvate decarboxylase). Sự biểu hiện

của các gen ADH1, ADH2 và ALDH2a đều tăng trong điều kiện ngập ở cả hai loài phụ

lúa indica và japonica, trong khi đó gen ALDH2b không biểu hiện. Kết quả cho thấy biểu

hiện của các gen ADH1, ADH2 và ALDH2a liên quan đến tính chịu ngập ở giai đoạn cây

con, tuy nhiên sự biểu hiện này không phải là gen chính quyết định mức độ khác nhau về

tính trạng sức sống cây con chịu ngập của một giống/ một kiểu gen cụ thể [92]. Theo

nghiên cứu của Kato-Noguchi và cs., 2001 [54], sự vươn thân lá liên quan chặt chẽ đến

19

tăng sự hoạt động gen ADH lúa ở giai đoạn cây con thể hiện ở cả 2 loài phụ indica và

japonica. Đồng phân ty thể của gen ALDH2 được mã hóa bởi ít nhất hai gen trong nhân

hệ gen lúa.

Locus Sub1 đóng vai trò quan trọng trong cơ chế chịu ngập của lúa ở giai đoạn

trưởng thành thông qua sự hạn chế tối thiểu vươn dài thân lá và ức chế diệp lục. Nhưng

gen Sub1A không có tác dụng kìm hãm sự kéo dài thân lá của lúa ở giai đoạn mạ khi

ngập. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy cây lúa thể hiện cơ chế chịu ngập khác nhau tại

các thời điểm sinh trưởng khác nhau trong phản ứng với môi trường ngập [92]. Ethylene

có tác dụng kích thích sự kéo dài lóng thân và thành lập mô dẫn khí ở rễ lúa [51; 67]. Gần

đây, các phát hiện về mới về khả năng chịu ngập trên cây lúa phần lớn đều liên quan đến

các gene sản sinh ethylene trong quá trình ngập nước như Sub1, SK1 và SK2 [96; 37; 38;

41; 66]. Khi lúa bị ngập làm kích thích sự hoạt động của hai gene (SK1 và SK2) dẫn đến

ethylene được tích tụ, giberelin được tăng cường sự tổng hợp làm cho cây lúa vươn dài

lóng. Các chuyên gia cho rằng nếu tình trạng ngập xảy ra nhanh (10 - 14 ngày) thì gen

Submergence (Sub1) giúp lúa chống chịu ngập, nhưng nếu tình trạng ngập kéo dài thì cặp

gene Snorkel 1 (SK1) và Snorkel 2 (SK2) sẽ thể hiện ưu thế giúp cây lúa thoát ngập. Như

vậy, cả gen Submergence và Snorkel đều có vai trò quan trọng và khả năng ứng dụng rất

lớn trong chọn tạo giống lúa chịu ngập. Ethylene liên quan đến cả hai phương thức chống

chịu của cây như duy trì khả năng hô hấp yếm khí và kích thích vươn lóng khi bị ngập.

1.2.4. Phân loại các giống lúa chịu ngập

Theo nghiên cứu của Tạ Hồng Lĩnh và cs., 2015 [9] việc điều tra và phân loại vùng

trồng lúa gặp nhiều khó khăn vì tiêu chuẩn định danh chưa thống nhất. Thuật

ngữ về vùng sinh thái trồng lúa đã được thay đổi nhiều lần. Vì vậy, từ năm

1979 đến năm 1984, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI)

đã TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

20

1. Bùi chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (2003), Cơ sở di truyền tính chống chịu đối với

thiệt hại do môi trường của cây lúa. NXB Nông nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh

2. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (1999), Di truyền phân tử - Những nguyên tắc

căn bản trong chọn giống cây trồng, NXB Nông nghiệp, tp Hồ Chí Minh

3. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (1995), Ứng dụng công nghệ sinh học trong cải

tiến giống lúa, NXB Nông nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh.

4. Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch tháng 12 và cả năm 2014 ngành Nông nghiệp

và Phát triển Nông thôn.Bộ NN và Phát triển Nông thôn, Trung tâm tin học và

thống kê. Trang 4., năm 2014

5. Trần Văn Đạt (2005), Sản xuất lúa gạo thế giới: Hiện trạng và khuynh hướng phát triển trong thế kỷ 21, NXB Nông nghiệp, TP Hồ

Chí Minh.

6. Nguyễn Ngọc Đệ. 2008. Giáo trình cây lúa. Đại Học Cần Thơ. Nhà xuất bản Đại

học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.

7. Nguyễn Minh Hiền (2006), Phát hiện Marker Microsatelites từ cơ sở dữ liệu

trình tự ETS của cây xoài, Luận văn thạc sỹ, Đại học Nông lâm TPHCM

8. Hội nghị đánh giá hiệu quả sản xuất lúa gieo thẳng vụ Xuân năm 2011. Thông tin

khuyến nông Quốc Gia, Bộ NN và PTNT ngày 16/06/2011.

9. Tạ Hồng Lĩnh( 2012), Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử và phương pháp lai

trở lại trong cải tiến tính chịu ngập của giống lúa Bắc Thơm 7 và OM6976, Luận

án Tiến sỹ Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.

10. Trần Văn Minh (2004), Giáo trình cây lương thực, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

11. Lã Tuấn Nghĩa, Lê Thị Thu Trang, Lã Hoàng Anh, Đàm Thị Thu Hà, (2015),

“Đánh giá chất lượng và đa dạng di truyền của một số giống lúa địa phương Việt

Nam”, Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn số 1/2015.

12. Lã Tuấn Nghĩa và cs. (2000), “Đánh giá tính kháng QTL bệnh đạo ôn ở lúa”, Kết

quả nghiên cứu khoa học 1999-2000, Viện Di truyền Nông nghiệp, NXB Nông

nghiệp, Hà Nội.

13. Lê Duy Thành, Tạ Toàn, Đỗ Lê Thăng và Trần Văn Diễn (1995), Di truyền học,

NXB Khoa học kỹ thuật.

14. Lê Minh Phụng (1991), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý hoá sinhvà biện

pháp kỹ thuật trồng các giống lúa mới vùng nước sâu trong vụ mùa ở Hải Hưng,

21

Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam,

Hà Nội.

15. Trần Danh Sửu, Nguyễn Thị Lan Hoa và cộng sự (2010), “ Nghiên cứu đa dạng

di truyền lúa nếp địa phương ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ bằng chỉ thị SSR”. Kết

quả nghiên cứu Khoa học và Công nghệ 2006 – 2010. Viện Khoa học Nông

nghiệp Việt Nam.

16. Nguyễn Đức Thành, Trần Thị Lương, Lưu Minh Cúc, (2012) “ Phân tích quan hệ

di truyền một số giống lúa đặc sản, chất lượng, trồng phổ biến ở Việt Nam bằng

chỉ thị phân tử SSR”, Tạp chí sinh học, 35(3): 348-356

17. Khuất Hữu Trung, Nguyễn Thị Ly, Đặng Thị Thanh Hà, Nguyễn Minh Anh Tuấn

(2012), “Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn lúa chất lượng bản địa của Việt

Nam bằng chỉ thị phân tử SSR vi vệ tinh (Microsatellite)”, tạp chí Nông nghiệp

và PTNT, số 17 , trang 26-32

18. Phạm Thị Bé Tư, Bùi Thị Dương Khuyều, Nguyễn Thị Lang ,Celsa Quinio ,Bùi

Chí Bửu (2008) “Phân tích đa dạng di truyền của 90 giống lúa mùa địa phương

lưu trữ trong ngân hàng gen Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long” , Tạp chí

Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn số 4, tr12-18.

19. Ngô Thị Hồng Tươi, Phạm Văn Cường, Nguyễn Văn Hoan (2014). “Phân tích đa

dạng di truyền của giống lúa cẩm bằng chỉ thị phân tử”, Tạp chí Khoa học và

Phát triển 2014, tập 12, số 4: 485-494

Tiếng Anh

20. Abe, A; Takagi H; Fujibe T; Aya M; Kojima K; Sakakibara H; Uemura A;

Matsuoka M; Terauchi R., 2012. “OsGA20ox1, a candidate gene for a major QTL

controlling seedling vigor in rice”. Theor Appl Genet 125(4): 647-57.

21. Angaji SA, Septiningsih EM, Mackill DJ, et al. “QTLs associated with tolerance

of flooding during germination in rice (Oryza sativa L.)”. Euphytica.

2010;172:159_168.

22

22. Angaji S. Abdolhamid (2008), “ Mapping QTLs for submergence tolerance

during germination in rice”, African Journal of Biotechnology Vol. 7 (15), pp.

2551-2558, 4 August, 2008. ISSN 1684–5315.

23. Armstrong W., (1979). Aeration in higher plants. Advance in Botanical Research

7:225–332.

24. Ashwani Kumar Singh, Ravindra Kumar, Anupam Singh, Sangita Bansal, D

Singh and Akash Tomar (2011). “Studies on Genetic Variability in Rice Using

Molecular Markers” College of Biotechnology, S.V,

25. Brown S,M,, Kresovick S (1996), Molecular Characterzation for plant genetic

resoures counses conservation, In: genome mapping in plants, pp:85-93.

26. Cui, K.H., S.B. Peng, Y.Z. Xing, C.G. Xu, S.B. Yu and Q. Zhang, (2002).

“Molecular dissection of seedling-vigor and associated physiological traits in

rice” Theor Appl Genet 105: 745-753.

27. Cosgrove, D.J, (1999). Enzymes and other agents that enhance cell wall

extensibility. Annual Review of plant physiology and plant molecular biology 50:

391-417.

28. Chang T.T., Vaughan D.A. (1991), Manual of operations and procedures of the International genebank, IRRI.

29. Cheng C.Y., Motohashi R., Suchimoto S.T., Fukuta Y., Ohtsubo H. (2003),

"Polyphyletic origin of cultivated rice: based on the interspersion pattern of

SINEs", Mol. Biol, (20), pp. 67–75.

30. Chu Hoang Lan , Chu Hoang Mau, Nguyen Tuan Anh (2011), “The diversity of some

local upland rice cultivars in Northern of Vietnam”, International Conference on

Life Science and Technology ,IPCBEE (3) IACSIT, Press, Singapore, pp:188-

192.

31. Das, K.K., R.K. Sarkar and A.M. Ismail. (2005). Elongation ability and non-

structural carbohydrate levels in relation to submergence tolerance in rice. Plant

Sci 168: 131-136.

32. Dilday, R.H., M.A. Mgonja, S.A. Amonsilpa, F.C. Collins and B.R. Wells.

(1990) “Plant height versus mesocotyl and coleoptile elongation in rice: linkage

or pleiotropism”. Crop Sci 30: 815-818.

23

33. De Leon, J.C., T. Abe and T. Sasahara, (2001). “Variations in morpho-

physiological traits relating to seedling vigor and heterosis in reciprocal crosses

of rice”. Breeding Science 51: 57-6.

34. Dewoody J. A., Honeycutt R. L and Skow L. C. (1995), “Microsatellite markers

in white-tailed deer”, J Heredity 86: 317-319.

35. Fukao, T., and J. Bailey-Serres, (2004). “Plant responses to hypoxia–is survival a

balancing act”. Trend in Plant Sci 9: 449-456.

36. Fukao, T., and J. Bailey-Serres, (2008). „Ethylene-A key regulator of

submergence responses in rice‟‟. Plant Sci 175: 43-51.

37. Fukao T. and Bailey-Serres J.,( 2008), “Submergence tolerance conferred by

Sub1A is mediated by SLR1 and SLRL1 restriction of gibberellin responses in

rice”. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 105: 16814–16819.

38. Fukao T., Yeung E., and Bailey-Serres J., (2012), “The submergence tolerance

gene, SUB1A,delays leaf senescence under prolonged darkness through hormonal

regulation in rice”, Plant Physiology 160: 1795–1807.

39. Gomez, K.A., and A.A Gomez, (1984). “Statistical procedures for agricultural

research, 2nd

edn”. John Wiley and Sons, Inc Publishers Canada: 363-366.

40. Grierson C. S., Barnes S. R., Chase M. W.,Clarke M., Grierson D., Edwards K.

J.,Jellis G. J., Jones D. J., Knapp S., OldroydG., Poppy G., Temple P., Williams

R., and Bastow R., (2011). “One hundred important questions facing plant

science research”. New Phytologist 192: 6–12.

41. Hattori Y., Nagai K., Furukawa S., Song X. J., Kawano R., Sakakibara H., Wu J.,

Matsumoto T., Yoshimura A., Kitano H., Matsuoka M., Mori H., and Ashikari

M., (2009), “The ethylene response factors SNORKEL1 and SNORKEL2 allow

rice to adapt to deep water”, Nature 460: 1026–1030.

42. Hattori Y., Nagai K., and Ashikari M. (2011), “Rice growth adapting to

deepwater”. Current Opinion in Plant Biology 14: 100–105.

24

43. Hossain MZ, Rasul MG, Ali MS, et al. (2007), “Molecular characterization and

genetic diversity in fine grain and aromatic landraces of rice (Oryza sativa L.)

using microsatellite markers”. Bangladesh J Genet Plant Breed. 2007;20:1- 10.

44. Hossain MM, Islam MM, Hossain H, et al. “Genetic diversity analysis of

aromatic landraces of rice (Oryza sativa L.) by microsatellite”. Genes Genomes

Genomics. 2012;6: 42- 47.

45. Huang J; T Takano and S Akita., (2000). “Expression of α-expansin genes in

young seedlings of rice”. Planna 211: 467-473.

46. Huang Z, T Yu, L Su, S.B. Yu, Z.H. Zhang, Y.G. Zhu, 2004. “Identification of

chromosome regions associated with seedling vigor in rice”. Pubmed 31(6):596-

603.

47. Huang SB, Greenway H, Colmer TD. (2003), “Anoxia tolerance in rice

seedlings: exogenous glucose improves growth of an anoxia- „intolerant‟, but not

of a „tolerant‟ genotype”. Journal of Experimental Botany 54: 2363–2373

48. Ismail, A.M., E.S. Ella, G.S. Vergara and D.J. Mackill, (2009). “Mechanisms

associated with tolerance to flooding during germination and early seedling

growth in rice (Oryza sativa L.)”. Ann Bot 103: 197-209.

49. Jackson, M.B., and P.C. Ram, (2003). “Physiological and molecular basis of

susceptibility and tolerance of rice plants to complete submergence‟‟, Ann Bot

91: 227-241.

50. Jain S., Jain R. K and McCouch S. R. (2004), “Genetic analysis of Indian

aromatic and quality rice (Oryza sativa L.) germplasm using panels of

fluorescently-labeled microsatellite markers”, Theor Appl Genet 109(5): 965-

977

51. Justin S. H. F. W. and Armstrong W., (1991). “Evidence for the involvement of

ethylene in aerenchyma formation in adventitious roots of rice (Oryza sativa)”.

New Phytologist 118: 49–62.

52. Joshi S.P., Ranjekar P.K. (1999), “Molecular markers in plant genome analysis”,

Current science online.

25

53. Kawano N, Ito O, Sakagami JI. “Morphological and physiological responses of

rice seedlings to complete submergence (flash flooding)”, Ann Bot. 2009;103:

161-169.

54. Kato-Noguchi H., (2001). “Submergence tolerance and ethanolic fermentation in

rice coleoptiles” Plant Prod Sci 4: 62-65.

55. Khush G. (1997), "Origin, dispersal, cultivation and variation of rice", Plant Mo.

Biol, (35), pp. 25-34.

56. Kimura M. (1983). “Rare variant alleles in the light of the neutral theory”. Mol.

Biol. Evol., (1),pp. 84-93.

57. Manangkil O. E., Vu H. T. T., Yoshida S., Mori N and Nakamura C. (2008). “A

simple, rapid and reliable bioassay for evaluating seedling vigor under

submergence in indica and japonica rice (Oryza sativa L.).” Euphytica 163: 267-

274.

58. Manangkil O.E., H. T. T. Vu, N. Mori, S. Yoshida, C. Nakamura, (2012)

“Mapping of quantitative trait loci controlling seedling vigor in rice (Oryza sativa

L.) under submergence”, Euphytica DOI 10.1007/s10681-012-0857-z.

59. Marilyn Warburton and Jose Crossa (2000), “Data Analysis in the CIMMYT

Applied Biotechnology Center For Fingerprinting and Genetic Diversity

Studies”. CIMMYT

60. McCouch S.R., Leonid T., Xu Y., Lobos K.B., Clare K., Walton M., Fu B., Maghirang

R., Li Z., Xing Y., Zhang Q., Kono I., Yano M., Fjellstrom R., DeClerck G., Schneider

D.,Cartinhour S., Ware D., Stein L. (2002). “Development and Mapping of 2240

New SSR for Rice (Oryza sativa L.)”, ADN Res, (9), pp.199-207.

61. Miro B, Ismail AM (2013) “Tolerance of anaerobic conditions caused by

flooding during germination and early growth in rice (Oryza sativa L.)”. Front

Plant Sci [Internet].[cited 2016 Apr 20];4:269. Available from:

http://doi.org/10.3389/fpls.2013.00269

62. Nguyen Duy Bay, Nguyen H.T., Bui Chi Buu and Bui Ba Bong (2001), "Genetic

26

markers in genome research and plant breeding", Viện lúa Đồng Bằng sông Cửu

Long, tr. 44-58.

63. Nguyen TTT, Nguyen TMN, Hoang HL, et al (2012). “Genetic diversity in

Vietnamese upland rice germplasm revealed by SSR Markers”. J Fac Agr

Kyushu Univ. 2012;57: 383- 391.

64. Nguyen Duc Thanh, Nguyen Thi Kim Lien, Quach Thi Lien, Le Thi Bich Thuy,

Tran Quoc Trong (2000), “Comparative study of genetic diversity of Vietnamese

upland Rice using RAPD, SSR and AFLP markers” Advances in Natural

Sciences 12 (3): 229-235.

65. Nguyen Thi Lang, Nguyen Van Tao, Bui Chi Buu (2011), "Marker- assisted

backrossing (MAB) for rice submegence tolerance in Mekong Delta", Omonrice

(18), pp.11-21.

66. Nagai K., Hattori E., and Ashikari M., (2010), “Stunt or elongate: Two opposite

strategies by which rice adapts to floods”, Journal of Plant Research 123: 303–

309.

67. Nishiuchi S., Yamauchi T., Takahashi H., Kotula L., Nakazono M., (2012).

“Mechanisms for coping with submergence and waterlogging in rice.” Rice 5:2.

68. Nilsen E. T. and Orcutt D. M., (1996), “The Physiology of Plants under Stress”

Volume 1: A biotic factors. Wiley Publisher.

69. Olufowote J.O, Y.Xu, X. Chen, W.D. Park, H.M. Beachell. R.H. Dilday, M.

Goto and S.R. McCouch (1997), “Comparative evaluation of withhin-cultivar

variation of rice (oryza sativa L.) using microsatellite and RFLP markers”,

Genome (38): 1170-1176.

70. Pervaiz ZH, Rabbani MA, Pearce SR, et al. “Determination of genetic variability of Asian rice (Oryza sativa L.) varieties using

microsatellite markers”. Afri J Biotech. 2009;8:5641- 5651

71. Perata P, Alpi A. “Plant responses to anaerobiosis” Plant Sci.1993;93:1_17.

72. Ram PC, Singh BB, Singh AK, et al. “Submergence tolerance in rainfed lowland

rice: physiological basis and prospects for cultivar improvement through marker-

aided breeding”, Field Crops Res. 2002;76:131_152.

27

73. Raj Kumar Joshi, Enketeswara Subudhi, Basudeba Kar and Sanghamitra Nayak

(2010) “Comparative genetic analysis of lowland rice cultivars of India using

microsatellite markers” SAPIENCE RESEARCH LABS

74. Rohlf FJ. (2000), NTSYS-pc: numerical taxonomy and multivariate analysis

system. Version 2.1. New York, NY: Exeter Publications;.

75. Redona ED, Mackill DJ (1996). “Genetic variation for seedling vigour traits in

rice”. Crop Sci. 1996;36:285 – 290.

76. Rieu, I., S.M. Cristescu, F.J.M. Harren, W. Huibers, L.A.C.J. Voesenek, C.

Mariani and W.H. Vriezen, (2005). “RP-ACS1, a flooding-induced 1-

aminocyclopropane-1-carboxylate synthase gene of Rumex palustris, is involved

in rhythmic ethylene production”, J Exp Bot 56:841-849.

77. Saghai Maroof MA, Soliman KM, Jorgensen RA, Allard RW (1984) “Ribosomal

DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance,

chromosomal location , and population dynamics”, Proc Natl Acad Sci USA

(81)pp: 8014-8018.

78. Sairam R. K., Kumutha D., Ezhilmathi K.,Deshmukh P. S., and Srivastava G.

C.,(2008). “Physiology and biochemistry of waterlogging tolerance in plants”.

Biologia Plantarum 52: 401–412.

79. Sadia Matin, M. Ashrafuzzaman, Md. Monirul Islam, Saif U. Sikdar , Nayem

Zobayer , (2012) “Molecular marker based (SSR) genetic diversity analysis in

deep water rice germplasms of Bangladesh” ISSN: 2220-6655 (Print) 2222-5234

(Online) Vol. 2, No. 10(2), p. 64-72.

80. S.C. Wong, P.H. Yiu, S.T.W. Bong, H.H. Lee, P.N.P. Neoh and A. Rajan (2009),

“Analysis of Sarawak Bario Rice Diversity Using Microsatellite Markers”,

American Journal of Agricultural and Biological Sciences 4 (4): 298-304.

81. Setter TL, Laureles EV. (1996). The beneficial effect of reduced elongation

growth on submergence tolerance of rice. Journal of Experimental Botany 47:

1551–1559

28

82. Setter TL, Ellis M, Laureles EV, Ella ES, Senadhira D, Mishra SB et al. 1997.

“Physiology and genetics of submergence tolerance in rice‟‟. Annals of Botany

79 (Suppl.): 67–77.

83. Seyed Benyamin Dalirsefa, Andréia da Silva Meyer, Seyed Ziyaeddin

Mirhoseini, (2009), “Comparison of similarity coefficients used for cluster

analysis with amplified fragment length polymorphism markers in the silkworm,

Bombyx mori”, Journal of Insect Science (9) pp:1-8.

84. Smith J.S.C., Chin E.C.L., Shu H., Smith O.S., Wall S.J., Senior M.L., Mitchell

S.E., Kresovich S.,Ziegle J. (1997), “An evaluation of the utility of SSR loci as

molecular markers in maize (Zeamays L.,): comparisons with data from RFLPs

and pedigree”, Theor Appl Genet, (95), pp. 163-173

85. Tamang BG, Fukao T. (2012), “Plant adaptation to multiple stresses during

submergence and following desubmergence”. Int J Mol Sci. 2015;16: 30164 -

30180.

86. Tsuji, H., N. Meguro, Y. Suzuki, N. Tsutsumi, A. Hirai, M. Nakazono, 2003b.

“Induction of mitochondrial aldehyde dehydrogenase by submergence facilitates

oxidation of acetaldehyde during re-aeration in rice”, FEBS Lett 546: 369-373.

87. Upadhyay P, Singh VK, Neeraja CN.(2011), “Identification of genotype specific

alleles and molecular diversity assessment of popular rice (Oryza sativa L.)

varieties of India”. Int J Plant Breed Genet. 2011;5:130-140.

88. Vartapetian BB, M.J (1997), "Plant adaptations to anaerobic stress",

89. Voesenek LACJ, Colmer TD, Pierik R, Millenaar FF, Peeters AJM. (2006).

“Tansley review. How plants cope with complete submergence”. New

Phytologist 170: 213–226.

90. Vos P., R. Hogers, M. Bleeker, Reijans M. et all (1995), "AFLP: a new technique

for DNA fingerprinting", Nucleic Acids Research, 23, (11), pp. 4407-4414.

91. Victoria C.L, Darshan S. Bar, Toshinori Abe, Edilberto D. Redona (2007), “

Assessment of Genetic Diversity of Philippine Rice Cultivars Carring Good

Quality trait using SSR marker”, Breeding Science (57) pp:263-270.

29

92. Vu Thi Thu Hien Oliver E. Manangkil, Naoki MORI, Shinya YOSHIDA,

Chiharu NAKAMURA (2010), “Post-germination seedling vigor under

submergence and submergence-induced SUB1A gene expression in indica and

japonica rice (Oryza sativa L.)”. Australian Journal of Crop Science 4 (4), 264-

272. ISSN: 1835-2707.

93. Vu Thi Thu Hien, Oliver E. Manangkil, Naoki Mori, Shinya Yoshida, Chiharu

Nakamura. (2012), “Induction and repression of gene expression mediating

ethylene biosynthesis and Sodium/Proton exchange in rice seedlings under

submergence stresses”. Biotechnology and Biotechnological Equipment 26(3),

2945-2951. ISSN: 1310-2818.

94. Weir B.S. (1996), Genetic data analysis II, 2nd

ed, Sinauer Associates Inc,

Sunderland, Massachusetts.

95. Weising K., H. Nybom et al (2005), DNA Fingerprinting in plant: Principles,

methods and application- second editon, CRC Press-Taylor & Francis group.

96. Xu, K., X. Xu, T. Fukao, P. Canlas, R. Maghirang-Rodriguez, S. Heuer, A.M.

Ismail, J. Bailey-Serres, P.C. Ronald and D.J. Mackill, (2006). “Sub1A is an

ethylene-response-factor-like gene that confers submergence tolerance to rice”.

Nature 442: 705-708.

97. Yamauchi M, Aragones DV, Casayuran PR, et al. (2000), “Seedling

establishment and grain yield of tropical rice sown in puddle soil”, Agronomy J.

2000;92:275- 282.

98. Yu GQ, Bao Y, Shi CH, et al. (2005), “Genetic diversity and

populationdifferentiation of Liaoning weedy rice detected by RAPD and SSR

markers”. Biochem Genet. 2005;43: 261- 270

99. Zahida H., Pervaiz, Malik A., Rabbani, Stephen R., Pearce and Salman A.,

Malik. (2009), “Determination of genetic variability of Asian rice (Oryza sativa

L.) varieties using microsatellite markers”, African Journal of Biotechnology, 8

(21), pp. 5641-5651. 90

30

100. Zhang Li-na, Cao Gui-lan, Han Long-zhi (2013 ), “Genetic Diversity of Rice

Landraces from Lowland and Upland Accessions of China”

101. Zheng, Da-Li et al (2003), “Development of isogenic lines of morphological

marker in Indica rice”, Acta Botanica Sinica, 45, (9), pp1116-1120.