Luận văn: ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ MẪU DẺ VÀ NGHIÊN CỨU BẢO TỒN NGUỒN GEN DẺ TRÙNG KHÁNH - CAO BẰNG BẰNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY MÔ - TẾ BÀO THỰC VẬT

Chia sẻ: Carol123 Carol123 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho sự phát triển của thực vật nên rừng chiếm một diện tích lớn. Rừng cung cấp nguồn lâm sản, góp phần cân bằng môi trường sinh thái và điều hoà khí hậu. Từ đầu thế kỉ XX, rừng bị tàn phá nặng nề một phần do chiến tranh và một phần do tập quán du canh, di cư, đốt nương, làm rẫy, chặt phá rừng bừa bãi. Nguồn tài nguyên rừng bị cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ MẪU DẺ VÀ NGHIÊN CỨU BẢO TỒN NGUỒN GEN DẺ TRÙNG KHÁNH - CAO BẰNG BẰNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY MÔ - TẾ BÀO THỰC VẬT

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------------------------------ Nguyễn Minh Quế ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ MẪU DẺ VÀ NGHIÊN CỨU BẢO TỒN NGUỒN GEN DẺ TRÙNG KHÁNH - CAO BẰNG BẰNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY MÔ - TẾ BÀO THỰC VẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ------------------------------ Nguyễn Minh Quế ĐÁNH GIÁ MỐI QUAN HỆ DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ MẪU DẺ VÀ NGHIÊN CỨU BẢO TỒN NGUỒN GEN DẺ TRÙNG KHÁNH - CAO BẰNG BẰNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY MÔ - TẾ BÀO THỰC VẬT Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THỊ TÂM Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Để có được kết quả này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành đến cô giáo - TS Nguyễn Thị Tâm đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn các kỹ thuật viên phòng Công nghệ tế bào thực vật, phòng Di truyền - Khoa Sinh - KTNN, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo khoa Sinh - KTNN và khoa Sau đại học trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình và các bạn bè đồng nghiệp. Mặc dù có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo của các quý thầy cô và các bạn. Thái Nguyên, ngày 25 tháng 08 nă m 2009 Tác giả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu này là của riêng tôi, các số liệu trong công trình này là hoàn toàn trung thực, chính xác. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những kết quả này. Tác giả Nguyễn Minh Quế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Đặc điểm hình thái và hệ thống phân loại dẻ 3 1.2. Vai trò của cây dẻ 7 1.3. Một số thành tựu của nuôi cấy mô - tế bào thực vật trong nhân 7 giống và bảo tồn nguồn gen một số cây trồng 1.4. Ứng dụng của kỹ thuật RAPD trong đánh giá mối quan hệ di truyền 12 của một số loài thực vật Chƣơng 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1. Vật liệu 16 2.1.1. Vật liệu thực vật 16 2.1.2. Hoá chất và thiết bị 16 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu nuôi cấy mô - tế bào 19 2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu mối quan hệ di truyền của một số mẫu 22 dẻ bằng kỹ thuật RAPD Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1. Kết quả đánh giá mối quan hệ di truyền giữa một số mẫu dẻ bằng 26 kỹ thuật RAPD 3.1.1. Tách chiết và tinh sạch DNA từ các mẫu lá dẻ 26 3.1.2. Kết quả phân tích điện di sản phẩm PCR - RAPD 27 3.1.3. Mối quan hệ di truyền của các mẫu dẻ nghiên cứu 31 3.2. Kết quả của nhân giống vô tính dẻ Trùng Khánh - Cao Bằng bằng 34 kỹ thuật in vitro 3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của cồn 70 o và javen 65% đến 34 khử trùng hạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
3.2.2. Ảnh hƣởng của các chất kích thích sinh trƣởng đến khả năng 35 nhân chồi của dẻ Trùng Khánh trong ống nghiệm 3.2.3. Ảnh hƣởng của NAA đến khả năng ra rễ dẻ 42 3.2.4. Kết quả đƣa cây ra ngoài môi trƣờng tự nhiên 44 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 48 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Thành phần cơ bản môi trƣờng WPM 17 Bảng 2.2. Trình tự các nucleotid của 10 mồi RAPD sử dụng trong nghiên 19 cứu Bảng 3.1. Hàm lƣợng và độ tinh sạch DNA của 5 mẫu dẻ nghiên cứu 26 Bảng 3.2. Đa hình về phân đoạn DNA đƣợc nhân bản của 10 mồi ngẫu 27 nhiên Bảng 3.3. Hàm lƣợng thông tin tính đa hình (PIC) của 5 mẫu dẻ 28 Bảng 3.4. Giá trị tƣơng quan kiểu hình (r) theo 3 cách tính về hệ số tƣơng 32 đồng . Bảng 3.5. Hệ số tƣơng đồng giữa các mẫu dẻ nghiên cứu 32 Bảng 3.6. Kết quả khử trùng hạt dẻ Trùng Khánh 34 Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của BAP đến khả năng phát sinh chồi 36 Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của tổ hợp kinetin và BAP đến sự phát sinh chồ i 39 Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của tổ hợp BAP và NAA đến khả năng tạo cụm 41 chồi Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của NAA đến khả năng ra rễ dẻ 43 Bảng 3.11. Kết quả đƣa cây ra môi trƣờng tự nhiên 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Các mẫu lá dẻ đƣợc sử dụng làm vật liệu nghiên cứu 16 Hình 3.1. Kết quả điện di DNA tổng số của các mẫu dẻ trên gel agarose 26 0,8% Hình 3.2. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR-RAPD của 5 mẫu dẻ với mồi 29 TN03 và DTN2 Hình 3.3. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR-RAPD của 5 mẫu dẻ với mồi 30 DTN1 và OPM5 Hình 3.4. Biểu đồ hình cây các mẫu dẻ nghiên cứu theo hệ số của 33 Jaccard và kiểu phân nhóm UPGMA Hình 3.5. Các giai đoạn trong tạo nguyên liệu khởi đầu 35 Hình 3.6. Ảnh hƣởng của BAP đến sự tạo chồi 37 Hình 3.7. Ảnh hƣởng của BAP + kinetin đến sự tạo chồi 40 Hình 3.8. Ảnh hƣởng của BAP và NAA đến khả năng tạo chồi dẻ 42 Hình 3.9. Cây dẻ ra rễ 44 Hình 3.10. Cây dẻ con trồng ngoài môi trƣờng tự nhiên với các giá thể 46 khác nhau Hình 3.11. Cây dẻ trồng ngoài môi trƣờng tự nhiên sau 20 tuần 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http:www.lrc-tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho sự phát triển của thực vật nên rừng chiếm một diện tích lớn. Rừng cung cấp nguồn lâm sản, góp phần cân bằng môi trường sinh thái và điều hoà khí hậu. Từ đầu thế kỉ XX, rừng bị tàn phá nặng nề một phần do chiến tranh và một phần do tập quán du canh, di cư, đốt nương, làm rẫy, chặt phá rừng bừa bãi. N guồn tài nguyên rừng bị cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người và các sinh vật sống trên trái đất. Trong những năm gần đây, Đảng và nhà nước đã có nhiều chính sách khuyến khích trồng cây gây rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc và xoá đói giảm nghèo. Dẻ là một trong những loại cây rừng được khuyến khích trồng vì cây d ẻ có giá trị kinh tế cao [14]. Các bộ phận rễ, thân, lá, hoa, hạt đều có thể sử dụng [4]. Cây dẻ sống thích hợp trên điều kiện đất đồi núi khô hạn và nghèo dinh dưỡng [3]. Cách trồng dẻ hiện nay chủ yếu bằng phương pháp cắt cành hoặc cây con bầu đất trong khi hệ số nhân chồi thấp nên lâu cho thu hoạch và hiệu quả chưa cao. Họ dẻ ở Việt Nam không lớn lắm nên việc nhận biết không mấy khó khăn. Tuy nhiên, việc phân biệt các chi trong họ lại khó còn việc định loại các loài trong các chi lớn lại càng khó khăn hơn [4]. Từ những năm 80 của thế kỷ XX trở lại đây, hàng loạt k ỹ thuật sinh học phân tử như: PCR, AFLP, RAPD, RFLP, SSR... đã và đang được ứng dụng vào các lĩnh vực: Phân tích và đánh giá hệ gen của thực vật nhằm xác định những thay đổi của dòng được chọn lọc ở mức độ phân tử; sử dụng các chỉ thị phân tử hỗ trợ cho chọn giống cây trồng góp phần rút ngắn thời gian chọn tạo giống; đánh giá đa dạng di truyền giữa các loài; phân lập và chuyển gen có giá trị kinh tế để nâng cao chất lượng và khả năng chống ch ịu với các -1- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
điều kiện bất lợi cuả môi trường... Thành công của sinh học phân tử hiện đại đã góp phần nâng cao năng suất và chất lượng các giống cây trồng [5], [12]. Để đánh giá mối quan hệ di truyền của một số mẫu dẻ và góp phần vào việc bảo tồn nguồn gen cây dẻ Trùng Khánh - Cao Bằng, chúng tôi chọn đề tài: "Đánh giá mối quan hệ di truyền của một số mẫu dẻ và nghiên cứu bảo tồn nguồn gen cây dẻ Trùng Khánh - Cao Bằng bằng kỹ thuật nuôi cấy mô - tế bào thực vật". 2. Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích mối qua n hệ di truyền của một số mẫu dẻ bằng kỹ thuật sinh học phân tử. - Nghiên cứu môi trường và quy trình nhân giống in vitro dẻ Trùng Khánh - Cao Bằng nhằm mục đích bảo tồn nguồn gen. 3. Nội dung nghiên cứu 3.1. Đánh giá mối quan hệ di truyền c ủa một số mẫu dẻ bằng kỹ thuật RAPD. 3.2. Nghiên cứu bảo tồn nguồn gen cây dẻ Trùng Khánh - Cao Bằng bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro. - Khử trùng mẫu: Thăm dò nồng độ cồn, javen và thời gian thích hợp để khử trùng hạt dẻ Trùng Khánh. - Nhân chồi: Tìm hiểu môi trường tạo chồi thông qua nghiên cứu ảnh hưởng riêng rẽ và tổ hợp các chất kích thích sinh trưởng thuộc nhóm cytokinin và nhóm auxin. - Tạo cây hoàn chỉnh: Tìm hiểu môi trường tạo rễ thông qua nghiên cứu ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng thuộc nhóm auxin. - Đưa cây ra môi trường tự nhiên: Nghiên cứu giá thể và điều kiện thích hợp để đưa cây dẻ con tạo được qua nuôi cấy trong phòng thí nghiệm ra trồng ngoài môi trường. -2- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm hình thái và hệ thống phân loại dẻ 1.1.1. Đặc điểm hình thái Các cây trong họ dẻ thường chỉ gặp một dạng sống (habitus) là cây thân gỗ thường xanh, ít rụng lá trong mùa khô. Tuy nhiên, kích thước của chúng có thể rất thay đổi, tồn tại ở cả 3 dạng: cây bụi (loài Lithocarpus chicocarpa, Lithocapus eucalyptifolius, Quercus arbutifolia), cây gỗ trung bình và cây gỗ lớn (ở các loài thuộc chi Lithocarpus, Quercus) với chiều cao dao động từ 5m - 50m và đường kính từ 1m - 1,3m [4]. Thân cây thường mọc thẳng đứng, phân nhiều cành, đôi khi có bạnh gỗ (các loài thuộc chi Lithocarpus campylolepis, Quercus quangtriensis, v.v.). Tuy hầu hết các loài trong họ dẻ là những cây cao, nhưng đôi khi gặp cả những dạng “cây lùn” có chiều cao khoảng 8 m - 12m, đường kính thâ n khoảng 40cm - 50cm (ví dụ: Castanopsis scortechinii, Lithocarpus pachycarpus, Quercus thorelii, v.v). Vỏ cây thường là vỏ dày và ăn sâu vào lớp dác gỗ ngoài. Cành con có lỗ vỏ bì (bì khổng, bì khẩu - lenticular) cũng là đặc điểm đặc trưng ở các loài thuộc họ dẻ [4], [27]. Chồi đỉnh là một cấu trúc phức tạp gồm nhiều lá bắc dạng vảy chụm với nhau ở đỉnh cành. Trong họ dẻ, chồi đỉnh có thể mọc phân tán hoặc kết cụm. Lá trong họ dẻ là lá đơn, phiến lá nguyên; phần lớn có lá kèm, mọc cách, xếp xoắn lại hoặc xếp thành 2 dãy đều đặn trên cành nhưng đôi khi chụm lại ở gần đầ u cành con. Gân lá dạng lông chim. Gân chính đôi khi xếp nổi rõ trên cả 2 mặt. Gân bên thường chỉ nổi rõ ở mặt dưới, cong ở mép hoặc song song. Lá kèm thường khá lớn và mau rụng, có dạng hình trứng, hình lưỡi, mũi mác, đính bởi gốc chung nhưng đôi khi có h ình khiên với cuống ở -3- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
giữa phiến. Vị trí đính của lá kèm thường ở ngoài cuống lá, nhưng cũng có khi xen với cuống [4]. Hoa ở họ dẻ phần lớn là hoa nhỏ, đơn tính cùng gốc, mọc thành cụm hình xim. Các hoa thường chụm thành bó lưỡng phân trên một trục riêng dài hay ngắn và tạo thành cụm hoa dạng bông đuôi sóc. Cụm hoa là đơn tính, lưỡng tính hay hỗn hợp. Hoa không có cánh và thụ phấn nhờ gió hoặc sâu bọ thứ sinh. Quả dẻ thuộc loại quả đặc biệt và thường được gọi là kiểu “quả đấu” (trước đây gọi là “quả kiên”) [4], [27]. 1.1.2. Hệ thống phân loại 1.1.2.1. Họ dẻ (Fagaceae) Theo Heywood (1993), họ dẻ ( Fagaceae) có 8 chi với khoảng 900 - 1000 loài và được chia thành 3 phân họ là: subfam.FAGOIDEAE (gồm chi Fagus và Nothofagus), Subfam.CASTANEOIDEAE (gồm chi Castanea, castanopsis, Lythocarpus và Chrysolepsis) và subfam.QUERCOIDEAE (gồm chi Trigonobalanus và Quercus). Trong đó, ở Việt Nam có 6 chi (Castanea, Castanopsis, Fagus, Lithocarpus, Quercus và Trigonobalamus) với khoảng 210 loài, được xếp vào 3 phân họ. Có 3 chi lớn là: Castanopsis (trên 50 loài), Lithocarpus (khoảng 110 loài) và Quercus (trên 40 loài). Các chi khác chỉ có từ 1 đến 2 loài [4], [8]. Họ dẻ phân bố phổ biến ở vùng cận nhiệt đới và ôn đới của cả 2 bán cầu [27]. Đặc điểm quan trọng nhất để phân biệt các chi trong họ là cấu tạo của cụm hoa và đặc biệt là cấu tạo của đấu với những đặc điểm cấu trúc bên ngoài vỏ đấu. Trong trường hợp gặp những dạng đấu trung gian, rất khó xác định chính xác chúng thuộc Lithocarpus hay Quercus hoặc thậm chí cả Castanopsis. Đó là các loại đấu có các vảy (hay gai) rất nhỏ (đôi khi không nhìn rõ). Chúng tạo nên ở bề mặt ngoài của những vòng (hay quầng) đồng tâm. Thêm nữa, đấu lại bao gần kín các hạch [4]. -4- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
1.1.2. Chi dẻ Castanea Mill, 1754 (dẻ, dẻ Trùng Khánh) Chi này gồm dẻ Phansipan (Castanea phansipanensis A.camus) và dẻ Trùng Khánh (Castaneae mollissima Blume) hợp thành. Cây gỗ trung bình đến cây gỗ lớn. Chồi đỉnh phân tán, các vảy xếp lợp. Lá không có điểm tuyến, xếp xoắn đều đặn và không chụm lại ở đỉnh cành. Mép lá có răng cưa ở nửa ngọn. Lá kèm ngoài cuống, đính bởi gốc. Cụm hoa lưỡng tính (hoa cái ở phần dưới, hoa đực ở đỉnh ngọn), dạng bông (đuôi sóc), ở trên 1 trục dài, gồm các xim rút ngắn, các xim mọc thẳng đứng. Xim đực gồm 3 - 7 hoa, hoa đực có 6 mảnh bao hoa, thường có nhị lép, nhị 10 - 12, bao phấn nhỏ, rất ngắn (cỡ 0,25mm - 0,35mm), đính lưng và lắc lư, trung đới không nhọn đầu. Mầm đấu (Cupule primordial) hình thành trước lúc hoa nở. Hoa cái mẫu 6, bao gồm 6 mảnh khá phát triển, có 10 - 12 nhuỵ lép, bầu 3 (6) ô, vòi nhuỵ 3 (6), hình nón hay trụ, núm nhuỵ ở đỉnh, hình chấm nhỏ. Đấu bao kín quả, có gai nhọn, chứa (1) 2 (3) hạch, khi chín thường tách thành 4 đến nhiều mảnh. Hạch tròn cạnh góc trên mặt cắt ngang [4]. Dẻ Trùng Khánh được trồng nhiều ở Sơn La, Lai Châu, Lạng Sơn và chủ yếu ở Trùng Khánh - Cao Bằng. Ở Trung Quốc cũng có loại dẻ này phân bố chủ yếu ở Vân Nam và Quảng Tây [3]. Dẻ Trùng Khánh thuộc loại cây gỗ lớn, cao từ 20m - 25m, đường kính tới 100cm. Cây ưa sáng, phát triển trên đất hoang hoá vùng đá vôi chua, ở độ cao 500m - 2000m. Ra hoa tháng 2 - 3 hàng năm, cho thu hoạch quả vào tháng 10 - 12 hàng năm [3]. Trong chi có 12 loài phân bố chủ yếu ở vùng ôn đới Bắc. Ở Việt Nam có 2 loài, trong đó có 1 loài nhập trồng [4]. 1.1.3. Chi dẻ Castanopsis (D.don) Spach, 1841, nom. Cons. (dẻ gai, cà ổi, kha thụ) Là chi lớn gồm 120 loài, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và ôn đới Châu Á. Ở Việt Nam có trên 50 loài [3]. Dẻ gai Bắc Giang thuộc chi này. -5- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
Cây gỗ trung bình đến gỗ to, phần lớn lá thường xanh. Chồi đỉ nh phân tán (không kết cụm), hình trứng hay hình bầu dục; các vảy xếp lợp hoặc đôi khi có xu hướng xếp thành 2 dãy. Vỏ cây dai, dễ bóc, có nhiều xơ sợi dài và đan chéo; tia vỏ nhỏ, cao 10mm - 40mm, lấn sâu vào dác gỗ < 1mm. Lá không có điểm tuyến, xếp xoắn đều đặn và không kết chụm lại ở đỉnh cành; mép nguyên hoặc đôi khi có răng cưa nhỏ ở nửa ngọn. Lá kèm ngoài cuống, đính bởi gốc. Cụm hoa gồm những xim lưỡng phân dày đặc hoặc gồm 1 hoa duy nhất, đơn tính (chỉ mang 1 thứ hoa), ít khi lưỡng tính (hoa cái ở phần dưới, hoa đực ở phần ngọn) hay hỗn hợp, dạng bông (gié, đuôi sóc) ở trên 1 trục dài, gồm các xim rất ngắn. Gié đực luôn luôn mọc thẳng đứng. Hoa đực có bao hoa hình chuông xẻ (5) 6 (7) thuỳ, có nhuỵ lép; nhị (10) 12 (15); bao phấn rất ngắn (cỡ 0,25mm - 0,35mm), đính lưng và lắc lư; trung đới không nhọn đầu. Đấu có gai, mầm đấu hình thành trước lúc hoa nở, đơn độc, có các đường nối dọc rõ, với 2 - 4 (8) điểm phát triển riêng biệt, bao quanh 1 - 3 (7) hoa cái. Hoa cái có bao hoa hình chuông, xẻ (5) 6 (7) thuỳ, có 10 - 12 nhị lép; bầu 3 (6) ô (không bị bẹt); vòi nhuỵ 3 - 5, hình nón hay hình trụ; núm nhuỵ ở đỉnh, hình chấm nhỏ. Đấu có cuống ngắn hoặc không có cuống, có gai hay gai nhỏ hoặc đôi khi có vảy, hay có khi đấu gần như nhẵn, hoàn toàn bao kín 1 - 3 (7) hạch, khi chín nẻ van hoặc thường tách không đều thành nhiều mảnh. Hạch tròn, cạnh góc trên mặt cắt ngang. Lá mầm phẳng, lồi. Sự nảy mầm dưới đất [4], [27]. Castanopsis boisii Hickel & Camus, 1922 (dẻ gai Yên Thế, dẻ gai Bắc Giang) Là cây gỗ trung bình, cao khoảng 5m - 20m. Cây ưa sáng, thường mọc thành quần thụ, phát triển nhanh trên đất cát pha, ra hoa tháng 10 - 12, mang quả tháng 8 - 10 (VFT). Phân bố chủ yếu ở Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Giang, Quảng Ninh [3], [27]. -6- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
1.2. Vai trò của cây dẻ Dẻ có gỗ tốt, có thể dùng trong xây dựng, làm nhà, làm nông cụ, đóng thuyền, làm bao bì. Hạt dẻ có chứa nhiều tanin, nhiều loại ăn ngon [3]. Dẻ Trùng Khánh có gỗ khá nặng, có thể dùng trong xây dựng, lá có thể để nuôi tằm. Hoa đực khô dùng làm thuốc sát trùng. Ăn hạ t dẻ chữa thận hư, gối lưng yếu liệt, đi đứng khó khăn. Hạt dẻ nướng ăn hoặc tán bột uống chữa trong lạnh, đi tả như xối; hạt dẻ hầm chữa trẻ lở miệng; vỏ đen của hạt dẻ sắc uống chữa nôn ói, ỉa ra máu; vỏ gai của quả sắc uống chữa gân cốt đau nhức, giã đắp đơn sưng, tràng nhạc; hoa sắc uống chữa tràng nhạc, sa đì (viêm tinh hoàn) [3]. Hạt dẻ là loại quả có hương vị thơm ngon, bùi ngậy, ăn hạt dẻ có tác dụng chống oxy hoá trong máu, có lợi cho tim mạch [38]. Theo số liệu phân tích của viện rau quả năm 1999, trong hạt dẻ Trùng Khánh có tỉ lệ các thành phần như sau: glucose 3,3 % - 5,4%; gluxit 43,36% - 46,67%; lipit 1,16% - 2%; protein 3,12% - 3,62% [38]. 1.3. Một số thành tựu của nuôi cấy mô - tế bào thực vật trong nhân giống và bảo tồn nguồn gen một số cây trồng Nuôi cấy mô tế bào thực vật được hình thành và phát triển từ những năm 80 của thế kỉ XX và được ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực: Nhân giống vô tính in vitro, nuôi cấy mô phân sinh hoặc đỉnh sinh trưởng để tạo cây sạch bệnh, bảo quản nguồn gen in vitro, tạo phôi vô tính và hạt nhân tạo… [5]. Kỹ thuật nuôi cấy mô đã được trên 600 công ty lớn trên thế giới áp dụng và đã nhân được khoảng 500 triệu cây giống trong 1 năm ở các công ty giống cây trồng khác nhau. Dự kiến trên thị trường cây giống, kỹ thuật nuôi cấy mô thu được khoảng 15 tỉ USD/năm và tốc độ tăng trưởng của thị trường này hàng năm vào khoảng 15% [5]. -7- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
Trong những năm gần đây, quy trình nhân giống bằng kỹ thuật nuôi cấy in vitro được nhiều cơ sở khoa học nghiên cứu và hoàn thiện trên các đối tượng khác nhau như: cây rừng, cây lương thực, thực phẩm, cây ăn quả, hoa, cây cảnh, cây dược liệu… Rừng Việt Nam chiếm diện tích lớn nhưng hiện nay đã bị chặt phá do nhiều nguyên nhân khác nhau. Góp phần vào cung cấp nguồn giống cây rừng phục vụ cho công tác phủ xanh đất trống, đồi núi trọc của nhà nước ta, hàng loạt quy trình nhân giống in vitro các loại cây rừng được nghiên cứu nhằm tạo ra lượng lớn cây giống có chất lượng tốt. Pơmu (Fokienia hodginsii (Dun) A. Henry & H.H. Thomas ) được xếp vào loại cây gỗ quý hiếm ở Việt Nam. Gỗ pơmu bền, đẹp, thơm được dùng nhiều trong xây dựng và làm đồ thủ công mỹ nghệ. Hiện nay, pơmu đang bị khai thác mạnh nên số lượng giảm nhanh. Nguyễn Thế Anh, Trần Văn Minh (2007) sử dụng chồi đỉnh lấy từ cây 1 - 1,5 tuổi nuôi cấy trên môi trường WPM, 1/2 WPM, 1/2 MS bổ sung BAP, IAA, NAA, IBA, kinetin, Rib và nước dừa. Kết quả cho thấy, môi trường WPM là khoáng cơ bản thích hợp nhất cho nuôi cấy chồi đỉnh; tỉ lệ phát sinh chồi cao nhất ở môi trường WPM bổ sung kết hợp BAP 0,1mg/l + IBA 0,3mg/l. Khi bổ sung một số chất hữu cơ như: ngô, dịch chiết nấm men, glutamine vào môi trường nuôi cấy đã nhận thấy rằng môi trường có nghiệm thức WPM + BAP 0,1mg/l + d ịch chiết nấm men 1g/l có khả năng nhân chồi cao nhất. Nghiên cứu khả năng vươn thân và ra rễ đã nhận thấy cây pơmu vươn thân tốt nhất trong môi trường W PM + IBA 0,3mg/l + dịch chiết nấm men 1g/l, rễ nhiều và dài nhất trên môi trường WPM + IBA 5mg/l sau 45 ngày nuôi cấy [2]. Thông đỏ (Taxus wallichiana Zucc.) là loài cây quý hiếm được dùng trong dược liệu. Hiện nay, thông đỏ đang đứng trước nguy cơ bị cạn kiệt. Phục hồi lại rừng thông đỏ theo phương pháp truyền thống chủ yếu là giâm -8- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
cành và cây con bầu đất. Tuy nhiên, cây thông đỏ sinh trưởng chậm nên hiệu quả các phương pháp này chưa cao để phục vụ khai thác và sử dụng cho công nghiệp trong thời gian dài. Nghiên cứu k ỹ thuật nuôi cấy đỉnh sinh trưởng nhằm mục tiêu bảo tồn và phát triển cây thông đỏ, tác giả Trần Văn Định, Trần Văn Minh (2007) đã sử dụng chồi đỉnh và chồi bên làm vật liệu nuôi cấy. Chồi non sau khi được vô trùng bằng hypochlorite natrium được nuôi cấy trên môi trường MS, WPM, B5, WV3 có bổ sung BAP. Nghiên cứu ảnh hưởng của chất chống hoá nâu, ảnh hưởng của sinh lý mẫu nuôi cấy, tuổi mẫu đến sự phát sinh chồi in vitro, đến tỉ lệ ngã nghiêng chồi thông in vitro, ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy thông khí và cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng chồi thông đỏ in vitro cho thấy: AgNO3 có hiệu quả trong việc hạn chế sự tiết nhựa đỏ vào môi trường nuôi cấy làm tăng sự phát sinh chồi; chồi thông đỏ phát sinh cao nhất từ ngọn chính, tuổi mẫu 18 tháng. Môi trường bổ sung BAP 5mg/l + kinetin 1mg/l + AgNO 3 150mg/l thích hợp cho nuôi cấy phát sinh chồi. Điều kiện chiếu sáng thích hợp là 11,4 - 22,8 µmol/m2/s và đậy bằng nắp giấy. Cây thông đỏ ra rễ tốt nhất sau 75 ngày nuôi cấy trên môi trường WPM có bổ sung NAA 1mg/l kết hợp Rhizopon 50mg/l [10]. Được xếp vào loại gỗ quý hiếm thuộc nhóm 1, nhưng hiện nay, trai Nam Bộ là loại cây đang bị đe doạ rất nguy cấp và có nguy cơ tuyệt chủng tự nhiên cao. Vi nhân giống cây trai Nam Bộ được tác giả Khưu Hoàng Minh, Trần Văn Minh (2007) nghiên cứu nhằm mục tiêu bảo tồn nguồn gen quý đang bị tuyệt diệt và tạo giống cây sạch bệnh phục vụ công tác tái sinh rừng. Mẫu trai thực sinh được vô trùng tốt nhất khi sử dụng kết hợp hyp ochlorit - Ca 25% trong 20 - 32 phút với HgCl2 0,05% trong 15 phút. Môi trường khoáng cơ bản thích hợp với cây trai Nam Bộ là WPM. Khả năng tạo cụm chồi tốt nhất ở môi trường bổ sung BAP 1mg/l và môi trường bổ sung BAP 0,5mg/l là thích hợp nhất với nhân cụm chồi; khả năng vươn thân tốt nhất ở -9- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
môi trường có bổ sung nước dừa 10%; cây ra rễ tốt nhất trên môi trường có bổ sung IBA 0,3mg/l [23]. Trần văn Minh, Bùi Thị Tường Thu (2003), nhân nhanh loài gỗ quý giá ty (Tectona Grandis Linn.F.) với nguyên liệu ban đầu là chồi đỉnh cây giá ty nhập nội, môi trường nuôi cấy chồi đỉnh là MS và WPM, chồi non được sử dụng làm nguyên liệu cho các thí nghiệm sau. Các tác giả cũng đã xây dựng thành công quy trình nhân giống in vitro và đưa cây con ra ngoài môi trường tự nhiên [25]. Nhằm phục vụ công tác chuyển gen, nhóm tác giả Bùi Văn Thắng, Hà Văn Huân, Nguyễn Văn Việt, Hồ Văn Giảng (2007) đã xây dựng hoàn chỉnh hệ thống tái sinh cây xoan ta (Melia azedarach L.). Hệ thống tái sinh cây xoan ta đạt hiệu suất cao thông qua cảm ứng cụm chồi từ mảnh lá mầm với tỉ lệ cảm ứng tạo cụm chồi đạt 98% và 7,3 chồi/mảnh cấy khi nuôi trên môi trường MS có bổ sung vitamin B5 + BAP 6,65µM+ kinetin 0,46µM + surcrose3%. Kéo dài chồi dạt 97% với chiều cao trung bình l à 28,7mm khi cấy trên môi trường MS cơ bản bổ sung vitamin B5 + IBA 0,88µM + surcrose 2% nuôi trong 4 ngày. Sau đó, cây xoan ta được cấy sang môi trường MS + surcrose 1% không có chất điều hoà sinh trưởng. Cây mô chuyển từ điều kiện in vitro ra trồng trong nhà lưới, sinh trưởng, phát triển bình thường [32]. Trên một số cây giống cây trồng rừng có năng suất và chất lượng cao khác chúng ta cũng đã xây dựng thành công quy trình nhân giống in vitro [19]. Việt Nam có hàng ngàn cây thuốc quý hiếm được ghi tên t rong danh lục đỏ. Nhiều cây thuốc quý có nguy cơ bị tuyệt chủng do bị khai thác mạnh phục vụ cho việc sản xuất trên quy mô công nghiệp. Để bảo tồn nguồn gen những cây thuốc quý này, quy trình nhân giống cây dược liệu được nhiều tác - 10 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
giả nghiên cứu hoàn thiệ n như: nhân giống vô tính các dòng Kava ( Piper methysticum G. Forster) có hoạt tính sinh học cao (Đinh Đoàn Long và cs (2004)) [18]. Nguyễn Trung Thành, Lê Văn Cần, Pack Kee Youep đã nuôi cấy rễ bất định của Sâm Ngọc Linh ( Panax vietnamnenis Ha et Grush v.) trên môi trường MS cơ bản. Kết quả mô sẹo hình thành sau 4 tuần nuôi cấy với nồng độ tối ưu là 2,4-D 1mg/l. Nuôi cấy mô sẹo trên môi trường có bổ sung IBA và NAA thấy rằng số rễ con hình thành trên môi trường bổ sung IBA lớn hơn rất nhiều trên môi trường bổ sung NAA (tỉ lệ tạo rễ ở môi trường bổ sung IBA là 89% còn trên môi trường bổ sung NAA là 76%). Nồng độ đường tối ưu cho sự sinh trưởng rễ bất định sâm Ngọc Linh là 50g/l với trọng lượng khô đạt 1,75g [31]. Với công trình dòng hoá cây thanh hao ( Artemisia annua L.) in vitro tác giả Nguyễn Thị Kim Uyên, Trần Văn Minh (2007) đã nhân giống trên môi trường LV và nhận thấy, môi trường có bổ sung BAP 0,3mg/l chồi phát triển về cả chiều cao và số lượng. Khi bổ sung BAP, NAA và 2,4 -D riêng rẽ không kích thích p hát sinh phôi soma nhưng khi bổ sung NAA và 2,4-D riêng rẽ lại kích thích tạo rễ. Bổ sung kết hợp BAP 0,5mg/l và NAA 0,5mg/l cho tế bào soma phát sinh đồng đều; cả BAP, NAA và 2,4 -D đều có tác dụng kích thích tăng tế bào soma và môi trường thích hợp nhất c ho nuôi cấy tăng sinh tế bào soma là môi trường LV có bổ sung BAP 0,5mg/l + NAA 0,5mg/l. Qua nghiên cứu cũng thấy rằng, cần thiết nuôi cấy tế bào soma trong điều kiện có chiếu sáng trên môi trường bán rắn và lỏng [38]. Có thế mạnh là nằm trong khu vực thuận lợi cho nhiều loại hoa phát triển đặc biệt là các loại hoa vùng nhiệt đới, việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình nhân giống các loại hoa nhằm sản xuất trên quy mô công nghiệp và phục vụ xuất khẩu được nhiều tác giả quan tâm. Trong lĩnh vực này, chúng ta đã thu được một số thành tựu đáng kể như: Nghiên cứu phương thức nhân nhanh một số giống hoa cúc chùm Hà Lan (Nguyễn Thị Lý Anh, Nguyễn Quang - 11 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn
Thạch, Từ Thị Hoài Thu (1999)) [1]; tái sinh in vitro cây cúc (Dandrenthema morifolium L.) và bước đầu chuyển gen ipt làm chậm sự lão hoá (Nguyễn Hữu Hổ, Phan Tường Lộc, Lê Tấn Đức, Phạm Đức Trí, Nguyễn Thị Thanh (2007)) [15]… 1.4. Ứng dụng của kĩ thuật RAPD trong đánh giá mối quan hệ di truyền của một số loài thực vật RAPD (Random Amplyfied Polymorphysm DNA) là kỹ thuật mới được ứng dụng trong những năm gần đây ở Việt Nam. RAPD có nhiều ưu điểm nổi bật như: có khả năng phát hiện hiện tượng đa hình DNA trên một phạm vi rộng, thao tác đơn giản, nhanh gọn, ít tốn kém, không cần biết trước trình tự gen của đối tượng cần nghiên cứu, chất lượng DNA không cần độ tinh sạch cao… [40]. Nhiều nghiên cứu cho thấy, RAPD là kỹ thuật đem lại hiệu quả cao trong việc xác định kiểu gen, phân tích quần thể và sự đa dạng di truyền, nghiên cứu nguồn gốc loài và lập bản đồ di truyền của th ực vật. Vì vậy, kỹ thuật RAPD thường được sử dụng kết hợp với nhiều kỹ thuật cao cấp khác để đánh giá đa dạng di truyền và nhận diện chỉ thị phân tử có độ tin cậy. Việt Nam là một nước nông nghiệp với sản lượng xuất khẩu lương thực, thực phẩm cao trên thế giới nên cây lương thực, thực phẩm được nhiều tác giả quan tâm nghên cứu. Với mục đích nghiên cứu mối quan hệ di truyền của một số giống lạc trồng (Archis hypogaea L.), Chu Hoàng Mậu và Nguyễn Thị Hoa Lan (2003) đã phân tích đa dạng di truyền giữa 12 giốn g lạc là L02, L03, L05, L08, L12, L15, L16, LVT, Sen Nghệ An, Đỏ Bắc Giang, Phú Thọ. Phân tích hệ gen 12 giống lạc với 5 mồi phản ứng ngẫu nhiên nhận được 32 phân đoạn DNA, trong đó có 15 phân đoạn đa hình chiếm 46,9%, 4 mồi cho kết quả đa hình là RA31, RA36 , RA46 và RA142. Kết quả phân tích RAPD đã cho thấy DNA của 12 giống lạc có cấu trúc khác nhau giữa các giống lạc có sự sai khác di truyền với hệ số từ 0,03 - 0,13 [21]. - 12 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tn.edu.vn