Sự kéo dài thân mầm (diệp tiêu) - đặc tính quyết định khả năng chịu ngập của lúa ở giai đoạn nẩy mầm

Chỉ số đề mục

Lĩnh vực nghiên cứu

Cây lương thực và cây thực phẩm

Dạng tài liệu

Tác giả

Nghị Khắc Nhu⁽¹⁾

Nhan đề

Sự kéo dài thân mầm (diệp tiêu) - đặc tính quyết định khả năng chịu ngập của lúa ở giai đoạn nẩy mầm

Nhan đề tiếng anh

Coleoptile elongation - c-haracteristics determining the ability of rice anaerobic germination tolerance

Nguồn trích

Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam

Năm xuất bản

2022

Số

04

Trang

55 - 61

ISSN

1859 - 1558

Từ khóa

Cây lúa, Thân mầm, Tính chịu ngập, Nảy mầm

Từ khóa tiếng anh

Rice, Stem germ, Flood tolerance, Germination

Tóm tắt

Ngập là một trong những điều kiện bất thuận của thiên nhiên ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa, đặc biệt là trong giai đoạn nảy mầm. Lúa là loại cây trồng duy nhất trong nhóm ngũ cốc có khả năng nảy mầm trong điều kiện ngập sâu. Đặc điểm quyết định tính chịu ngập của các giống lúa trong giai đoạn nẩy mầm chính là khả năng hình thành và kéo dài thân mầm. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã được thực hiện nhằm làm sáng tỏ cơ chế điều khiển đặc tính này. Một trong số đó là việc tìm ra gene TPP7 có vai trò quan trọng trong tính chịu ngập của giống lúa Khao Hlan On. Vai trò của một số hormone như Auxin trong việc kích thích kéo dài thân mầm trong điều kiện ngập sâu cũng đã được công bố. Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, do tình hình thiếu hụt lao động trong ngành sản xuất lúa gạo, phương pháp canh tác đã chuyển gần như hoàn toàn từ lúa cấy sang lúa gieo sạ trực tiếp (sạ khô, sạ ngầm). Việc nghiên cứu và sử dụng các giống lúa có khả năng chịu ngập trong giai đoạn nẩy mầm là vô cùng quan trọng. Trong phạm vi bài tổng quan này, tác giả tổng hợp các công trình công bố gần đây liên quan tính chịu ngập của cây lúa ở giai đoạn nảy mầm và cơ chế đằng sau kiểm soát đặc tính này của cây lúa cũng như thảo luận về triển vọng nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu ngập giai đoạn nảy mầm ở nước ta.

Tóm tắt tiếng anh

Flooding or submergence is one of the natural calamities which affects the growth and development of rice, especially at the germination stage. Rice is the only crop in the cereal group capable of germinating in submerged conditions. The rice anaerobic germination tolerance is c-haracterized by the capacity of rice coleoptile elongation underwater. Over the last several decades, many great studies have been conducted to elucidate the mechanism controlling this c-haracteristic. TPP7 gene has been found to play an important role in the anaerobic germination of rice variety Khao Hlan On. Besides, the role of some hormones such as Auxin related to elongation ability of rice coleoptile has also been reported. Because of labor shortage for rice production in the Mekong Delta, the farming method has changed almost entirely f-rom transplanted rice to direct sown rice (dry sowing, underground sowing). Studying and utilizing the rice varieties with the ability of rice anaerobic germination tolerance is extremely important. In this review, we documented the latest reports on the ability of anaerobic coleoptile elongation of rice and the mechanisms behind this trait as well as discussing perspectives of rice breeding to improve rice anaerobic germination tolerance in Vietnam.

Kí hiệu kho

TTKHCNQG, CVv 490

File toàn văn

Xem toàn văn

Tài liệu tham khảo

[1] Zhang M.; Lu Q.; Wu W.; Niu X.; Wang C.; Feng Y.; Xu Q.; Wang S.; Yuan X.; Yu H.; Wang Y.; Wei X. (2017), Association mapping reveals novel genetic loci contributing to flooding tolerance during germination in Indica rice.,Frontiers in Plant Science, 8: 1-9. doi: 10.3389/fpls.2017.00678.
[2] Vu T.T.H.; Le D.D.; Ismail A.M.; Le H.H. (2012), Marker-assisted backcrossing (MABC) for improved salinity tolerance in rice (Oryza sativa L.) to cope with climate change in Vietnam.,Australian Journal of Crop Science., 6: 1649-165.
[3] Tu X.D.; Huong N.Y.; Giang L.T.; Thanh L.T.; Khanh T.D.; Trung K.H.; Nhan D.T.; Tuan N.T. (2021), Screening drought tolerance of Vietnamese rice landraces in the laboratory and net house condition.,Advanced Studies in Biology, 13: 21-28.
[4] Terashima M.; Katoh S.; Thomas B.R.; Rodriguez R.L. (1995), C-haracterization of Rice α-Amylase Isozymes Expressed by Sacc-haromyces cerevisiae.,Applied Microbiology and Biotechnology, 43: 1050-1055.
[5] Takahashi H.; Saika H.; Matsumura H.; Nagamura Y.; Tsutsumi N.; Nishizawa N.K.; Nakazono M. (2011), Cell division and cell elongation in the coleoptile of rice alcohol dehydrogenase 1-deficient mutant are reduced under complete submergence.,Annals of Botany, 108: 253-261.
[6] Su L.; Yang J.; Li D.; Peng Z.; Xia A.; Yang M.; Luo L.; Huang C.; Wang J.; Wang H.; Chen Z.; Guo T. (2021), Dynamic genome-wide association analysis and identification of candidate genes involved in anaerobic germination tolerance in rice.,Rice, 14 (1): 1. doi: 10.1186/s12284-020-00444-x.
[7] Septiningsih E.M.; Ignacio J.C.I.; Sendon P.M.D.; Sanchez D.L.; Ismail A.M.; Mackill D.J. (2013), QTL mapping and confirmation for tolerance of anaerobic conditions during germination derived f-rom the rice landrace Ma-Zhan Red.,Theoretical and Applied Genetics, 126 (5): 1357-1366.
[8] Saika H.; Matsumura H.; Takano T.; Tsutsumi N.; Nakazono M. (2006), A point mutation of Adh1 gene is involved in the repression of coleoptile elongation under submergence in rice.,Breeding Science, 56: 69-74.
[9] Rohilla M.; Singh N.; Mazumder A.; Sen P.; Roy P.; Chowdhury D.; Singh Nagendra; Tapan; Mondal K. (2020), Genome-wide association studies using 50 K rice genic SNP chip unveil genetic architecture for anaerobic germination of deep-water rice population of Assam, India. ,Molecular Genetics and Genomics, 295: 1211-1226.
[10] Polge C.; Thomas M. (2007), SNF1/AMPK/SnRK1 kinases, global regulators at the heart of energy control? ,Trends Plant Science, 12: 20-28.
[11] Perata P.; Pozueta-Romero J.; Akazawa T.; Yamaguchi J. (1992), Effect of anoxia on starch breakdown in rice and wheat seeds.,Planta, 188: 611-618.
[12] Nishimura T.; Sasaki K.; Yamaguchi T.; Takahashi H.; Yamagishi J.; Kato Y. (2020), Detection and c-haracterization of quantitative trait loci for coleoptile elongation under anaerobic conditions in rice.,Plant Production Science, 23: 374-383.
[13] Nghi K.N.; Tondelli A.; Val è G.; Tagliani A.; Mar è C.; Perata P.; Pucciariello C. (2019), Dissection of coleoptile elongation in japonica rice under submergence through integrated genome-wide association mapping and transcriptional analyses.,Plant Cell Environment, 42: 1832-1846.
[14] Narsai R.; Secco D.; Schultz M.D.; Ecker J.R.; Lister R.; Whelan J. (2017), Dynamic and rapid changes in the transcriptome and epigenome during germination and in developing rice (Oryza sativa) coleoptiles under anoxia and re-oxygenation.,The Plant Journal, 89: 805-24.
[15] Magneschi L.; Perata P. (2009), Rice germination and seedling growth in the absence of oxygen.,Annals of Botany, 103: 181-196.
[16] Lu C.A.; Lin C.C.; Lee K.W.; Chen J.L.; Huang L.F.; Ho S.L.; Liu H.J.; Hsing Y.I.; Yu S.M. (2007), The SnRK1A protein kinase plays a key role in sugar signaling during germination and seedling growth of rice.,Plant Cell, 19: 2484-2499.
[17] Loreti E.; Alpi A.; Perata P. (2003), α-amylase expression under anoxia in rice seedlings: An up-date.,Russian Journal of Plant Physiology, 50: 737-742.
[18] Lee K.W.; Chen P.W.; Lu C.A.; Chen S.; Ho T.H.; Yu S.M. (2009), Coordinated Responses to Oxygen and Sugar Deficiency Allow Rice Seedlings to Tolerate Flooding.,Science Signaling, 2, ra61.
[19] Kretzschmar T.; Pelayo M.; Trijatmiko K.; Kretzschmar T.; Pelayo M. Anne F; Trijatmiko K.R; Gabunada L.F.M.; Alam R.; Jimenez R.; Mendioro M.S.; Slamet- Loedin I.H.; Sreenivasulu N.; Bailey-Serres J.; Ismail A.M.; Mackill D.J; Septiningsih E.M. (2015), A trehalose-6-phosphate phosphatase enhances anaerobic germination tolerance in rice.,Nature Plants, 1: 15124. DOI: 10.1038/nplants.2015.124.
[20] Khanh T.D.; Duong V.X.; Nguyen P.C.; Xuan T.D.; Trung N.T.; Trung K.H.; Gioi. D.H.; Hoang N.H.; Tran H-D.; Trung D.M.; Huong B.T.T. (2021), Rice Breeding in Vietnam: Retrospects, Challenges and Prospects.,Agriculture, 2021; 11(5): 397.
[21] Kawai M.; Uchimiya H. (2000), Coleoptile senescence in rice (Oryza sativa L.),Annals of Botany, 86: 405-414.
[22] Jiang L.; Liu S.; Hou M.; Tang J.; Chen L.; Zhai H.; Wan J. (2006), Analysis of QTLs for seed low temperature germinability and anoxia germinability in rice (Oryza sativa L.).,Field Crops Research, 98 (1): 68-75.
[23] Hwang Y.S.; Thomas B.R.; Rodriguez R.L. (1999), Differential expression of rice α-amylase genes during seedling development under anoxia.,Plant Molecular Biology, 40: 911-920.
[24] Hue H.T.; Nghia L.T.; Minh H.T.; Anh L.H.; Trang L.T.T.; Khanh T.D. (2018), Evaluation of genetic diversity of local-colored rice landraces using SSR Markers.,International Letters of Natural Sciences, 67: 24-34.
[25] Hsu S.K.; Tung C.W. (2015), Genetic mapping of anaerobic germination-associated QTLs controlling coleoptile elongation in rice.,Rice, 8 (1): 1-12.
[26] Hoang G.T.; Dinh L.V.; Nguyen T.T.; Ta N.K.; Gathignol F.; Mai C.D.; Jouannic S.; Tran K.D.; Khuat T.H.; Do V.N. (2019), Genome-wide association study of a panel of Vietnamese rice landraces reveals new QTLs for tolerance to water deficit during the vegetative phase.,Rice, 12: 1-20.
[27] Guglielminetti L.; Perata P.; Alpi A. (1995), Effect of anoxia on carbohydrate metabolism in rice seedlings.,Plant Physiology, 108: 735-741.
[28] Catling D. (1992), Rice in deep water.,
[29] Baltazar; M.D.; Ignacio; J.C.I.; Thomson; M.J.; Ismail; A.M.; Mendioro; M.S.; Septiningsih; E.M. (2019), QTL mapping for tolerance to anaerobic germination in rice f-rom IR64 and the aus landrace Kharsu 80A.,Breeding Science, 69 (2): 227-233.
[30] Angaji S.A.; Septiningsih E.M.; Mackill D.J.; Ismail A.M. (2010), QTLs associated with tolerance of flooding during germination in rice (Oryza sativa L.).,Euphytica, 172: 159-168.