Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đa dạng và định danh loài ở tập đoàn cây dó bầu (Aquilaria sp.) tại Hà Tĩnh
lượt xem 19
download
Cây dó bầu (Aquilaria sp) là một trong những loài thực vật đặc hữu của nước ta, phân bố rải rác từ Bắc tới Nam, tập trung nhiều ở các tỉnh miền Trung đặc biệt là Hà Tĩnh và Quảng Nam. Cây dó bầu mang lại giá trị kinh tế rất lớn với mục đích chủ yếu là khai thác trầm hương, một mặt hàng có giá trị kinh tế cao sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, trong dược liệu, trong tôn giáo, chế tác đồ thủ công mỹ nghệ. Luận văn sau đây nhằm nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đa dạng và định danh loài ở tập đoàn cây dó bầu (Aquilaria sp.) tại Hà Tĩnh.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đa dạng và định danh loài ở tập đoàn cây dó bầu (Aquilaria sp.) tại Hà Tĩnh
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Chu Hoàng Hà, Trưởng Phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi. Tôi cũng xin cảm ơn GS. TS. Lê Trần Bình, TS. Phạm Bích Ngọc, TS. Vũ Huyền Trang, NCS. Đỗ Tiến Phát cùng tập thể Phòng Công nghệ tế bào thực vật đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các cô trong Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn luôn động viên tinh thần để tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, tháng 01 năm 2012 Học viên Hoàng Đăng Hiếu i
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3 1.1. Tổng quan về cây dó bầu .............................................................................. 3 1.1.1. Đặc điểm phân loại và vị trí phân bố của cây dó bầu ........................... 3 1.1.2. Đặc điểm sinh trưởng của cây dó bầu ................................................... 4 1.1.3. Giá trị kinh tế và sinh thái của cây dó bầu ............................................. 6 1.1.4. Thực trạng trồng và khai thác cây dó bầu trong nước và trên thế giới 8 1.1.5. Các nhân tố ảnh hưởng tới khả năng tạo trầm nhân tạo ..................... 11 1.2. Một số phương pháp sử dụng trong việc định danh loài và xác định quan hệ di truyền ......................................................................................................... 12 1.3. DNA barcode quan điểm mới trong phân loại .......................................... 13 1.3.1. Giới thiệu DNA barcode ...................................................................... 13 1.3.2. Các đặc điểm cơ bản của trình tự barcode .......................................... 15 1.4. Một số locus được sử dụng trong phương pháp DNA barcode ở thực vật 16 1.4.1. Trình tự gen nhân .................................................................................. 16 1.4.2. Vùng gen mã hóa ribosome ................................................................... 17 1.4.3. Trình tự gen luc lạp ............................................................................... 18 Bảng 1.1. Thông tin của một số mồi DNA Barcode thiết kế cho hệ gen lục lạp ................................................................................................................... 18 1.4.4. Trình tự gen rbcL .................................................................................. 19 1.4.5. Trình tự gen matK ................................................................................. 20 1.4.6. Trình tự gen rpoB và rpoC1 ................................................................... 20 1.4.7. Trình tự gen ycf5 ................................................................................... 20 1.4.8. Trình tự hai gen trnHpsbA ................................................................... 21 1.4.9. Trình tự hai gen trnL(UAA)trnF(GAA) ............................................... 21 1.5. Tình hình nghiên cứu DNA barcode ở thực vật .......................................... 22 ii
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu 1.6. Một số kết quả trong nghiên cứu về cây dó bầu tại Việt Nam và trên thế giới ...................................................................................................................... 23 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ........................................................ 25 2.1.Vật liệu ......................................................................................................... 25 2.1.1. Thực vật ................................................................................................ 25 Bảng 2.1. Thông tin về các mẫu dó bầu dùng trong nghiên cứu ................... 25 2.1.2. Chủng vi khuẩn ..................................................................................... 26 2.1.3. Hóa chất ................................................................................................ 26 2.1.4. Máy móc thiết bị ................................................................................... 26 2.1.5. Các cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu ................................................ 27 Bảng 2.2.Trình tự các cặp mồi nhân bản gen barcode ................................... 27 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 27 2.2.1. Các bước nghiên cứu ............................................................................ 27 2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu ................................................................ 27 Bảng 2.3. Thành phần dung dịch đệm rửa ..................................................... 28 Bảng 2.4. Thành phần dung dịch đệm tách .................................................... 28 Bảng 2.5. Thành phần phản ứng PCR ........................................................... 29 Bảng 2.6. Chu kỳ phản ứng PCR ................................................................... 29 Bảng 2.7. Thành phần phản ứng ligase .......................................................... 31 Bảng 2.8. Thành phần môi trường chọn lọc tế bào vi khuẩn mang DNA tái tổ hợp ............................................................................................................ 32 Bảng 2.9. Thành phần phản ứng PCR kiểm tra khuẩn lạc ........................... 33 Bảng 2.10. Chu kỳ phản ứng PCR clony ...................................................... 34 Bảng 2.11. Thành phần hóa chất tách plasmid ............................................... 34 Bảng 2.12. Thành phần hóa chất dùng trong phản ứng cắt enzyme ............. 35 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 37 3.1. Kết quả tách chiết và tinh sạch DNA tổng số ............................................ 37 3.2. Tìm nhiệt độ gắn mồi đăc hiệu của phản ứng PCR ................................. 38 iii
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu Bảng 3.1 Nhiệt độ bắt mồi và kích thước gen của các cặp mồi nghiên cứu 38 ......................................................................................................................... 3.3. Kết quả nhân bản gen với các cặp mồi nghiên cứu ................................... 40 3.3.1. Kết quả nhân bản gen rbcL .................................................................. 40 3.3.2. Kết quả nhân bản gen rpoB .................................................................. 41 3.3.3 Kế quả nhân bản gen psbAtrnH ........................................................... 41 3.3.4. Kết quả nhân bản gen ITS .................................................................... 42 3.4. Kết quả tách dòng gen ................................................................................. 43 3.4.1 Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR (thôi gel) ......................................... 43 3.4.2. Kết quả chuyển gen vào vector tách dòng ............................................ 44 3.4.3. Kêt quả biến nạp DNA plasmid vào tế bào khả biến E. coli .............. 44 3.4.4 Kết quả chọn lọc dòng tế bào mang gen tái tổ hợp .............................. 45 3.4.5. Kết quả tách chiết plasmid tái tổ hợp .................................................. 46 3.4.6. Kết quả cắt kiểm tra plasmid tái tổ hợp .............................................. 47 3.5. Xác định và phân tích trình tự nucleotide của các đoạn DNA chỉ thị ......... 48 3.5.1. Kết quả xác định và phân tích trình tự gen trnpsbA ............................ 49 Bảng 3.2. So sánh trình tự vùng trnHpsbA intergenic lục lạp ...................... 50 3.5.2. Kết quả xác định và phân tích trình tự gen rpoB .................................. 52 Bảng 3.3. So sánh trình tự vùng gen lục lạp rpoB ......................................... 53 3.5.3. Kết quả xác định và phân tích trình tự vùng gen lục lạp rbcL ............. 55 Bảng 3.4. So sánh trình tự vùng gen lục lạp rbcL .......................................... 57 Bảng 3.5. Vị trí sai có thể khác dùng để phân loại của đoạn gen vùng rbcL 58 3.5.4. Kết quả xác định và phân tích trình tự gen ITS .................................... 59 Bảng 3.6. So sánh trình tự vùng gen ribosom ITS .......................................... 61 Bảng 3.7. Các vị trí sai khác dùng để phân loại của đoạn gen vùng ITS 62 ...... KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 66 iv
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Thông tin của một số mồi DNA Barcode thiết kế cho hệ gen lục lạp 18 Bảng 2.1. Thông tin về các mẫu dó bầu dùng trong nghiên cứu ........................... 25 Bảng 2.2.Trình tự các cặp mồi nhân bản gen barcode .......................................... 27 Bảng 2.3. Thành phần dung dịch đệm rửa ............................................................. 28 Bảng 2.4. Thành phần dung dịch đệm tách ............................................................ 28 Bảng 2.5. Thành phần phản ứng PCR ................................................................... 29 Bảng 2.6. Chu kỳ phản ứng PCR ........................................................................... 29 Bảng 2.7. Thành phần phản ứng ligase .................................................................. 31 Bảng 2.8. Thành phần môi trường chọn lọc tế bào vi khuẩn mang DNA tái tổ hợp ........................................................................................................................ 32 Bảng 2.9. Thành phần phản ứng PCR kiểm tra khuẩn lạc ................................... 33 Bảng 2.10. Chu kỳ phản ứng PCR clony .............................................................. 34 Bảng 2.11. Thành phần hóa chất tách plasmid ....................................................... 34 Bảng 2.12. Thành phần hóa chất dùng trong phản ứng cắt enzyme ..................... 35 Bảng 3.1 Nhiệt độ bắt mồi và kích thước gen của các cặp mồi nghiên cứu 38 ....... Bảng 3.2. So sánh trình tự vùng trnHpsbA intergenic lục lạp .............................. 50 Bảng 3.3. So sánh trình tự vùng gen lục lạp rpoB ................................................. 53 Bảng 3.4. So sánh trình tự vùng gen lục lạp rbcL .................................................. 57 Bảng 3.5. Vị trí sai có thể khác dùng để phân loại của đoạn gen vùng rbcL ........ 58 Bảng 3.6. So sánh trình tự vùng gen ribosom ITS .................................................. 61 Bảng 3.7. Các vị trí sai khác dùng để phân loại của đoạn gen vùng ITS .............. 62 v
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Lá cây dó bầu ............................................................................................ 3 Hình 1.2. Hoa và quả cây dó bầu .............................................................................. 6 Hình 2.1. Sơ đồ vector pBT .................................................................................... 31 Hình 3.1. Kết quả điện di DNA tổng số của một số mẫu dó bầu nghiên cứu 38 ..... Hình 3.2. Kết quả chạy PCR gradient của chỉ thị rpoB ở các ngưỡng nhiệt độ từ 49oC tới 58oC ............................................................. 39 Hình 3.3. Kết quả điện di sản phẩm PCR gen rbcLcủa các mẫu dó bầu nghiên cứu .......................................................................................................................... 41 Hình 3.4. Kết quả điện di sản phẩm PCR gen rpoB của các mẫu dó bầu nghiên cứu .......................................................................................................................... 41 Hình 3.5.Kết quả điện di sản phẩm PCR gen psbAtrnH của các mẫu dó bầu nghiên cứu ............................................................................................................... 42 Hình 3.6. Kết quả điện di sản phẩm PCR gen ITS của các mẫu dó bầu nghiên cứu .......................................................................................................................... 42 Hình 3.7. Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR gen rpoB .......................................... 43 Hình 3.8. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến ...................... 44 Hình 3.9. Kết quả điện di sản phẩm PCR clony khuẩn lạc mồi rbcL ............... 45 Hình 3.10. Kết quả điện di plasmid tách chiết ...................................................... 46 Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm cắt bằng enzyme BamHI mồi rbcL. ......... 47 Hình 3.12. Cây phân loại giữa trên kết quả mồi ITS ............................................. 63 vi
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu BẢNG CHỮ VIẾT TẮT bp Base pair CBOL Consortium for the Barcode of Life CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide DNA Deoxyribonucleic acid dNTP Deoxyribonucleotide triphosphate E. coli Escherichia coli EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid IPTG IsopropylthiobetaDgalactoside ITSrDNA Internal Transcribed SpacerrDNA Kb Kilobase LB Luria Bertani PCR Polymerase Chain Reaction RNA Ribonucleic acid rDNA Ribosome deoxyribonucleic acid RAPD Random Amplyfied Polymorphism DNA RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism Rnase Ribonuclease SDS Sodium dodecyl sulphate Sol Solution STS SequenceTagged Site TAE Tris Acetic acid EDTA Taq polymerase Thermus aquaticus polymerase TE Tris Ethylenediaminetetraacetic acid Xgal X 5 brom 4 chloro3 indolyl β D galactosidase vii
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu MỞ ĐẦU Cây dó bầu (Aquilaria sp) là một trong những loài thực vật đặc hữu của nước ta, phân bố rải rác từ Bắc tới Nam, tập trung nhiều ở các tỉnh miền Trung đặc biệt là Hà Tĩnh và Quảng Nam. Cây dó bầu mang lại giá trị kinh tế rất lớn với mục đích chủ yếu là khai thác trầm hương, một mặt hàng có giá trị kinh tế cao sử dụng trong công nghiệp mỹ phẩm, trong dược liệu, trong tôn giáo, chế tác đồ thủ công mỹ nghệ. Ở nước ta hiện đã phát hiện ra 6 loài dó bầu phân bố rải rác trong rừng rậm nhiệt đới thường xanh, ẩm nguyên sinh: A. crassna (Dó bầu, Dó tía, Dó trắng), A. baillonii (Dó Gạch), A. rugosa (Dó Quả Nhăn), A. malaccensis (Dó Mã Lai), A. sinensis (Dó Trung Quốc), A. banaensis (Dó Bà Nà). Trong đó A. crassna là loài được trồng phổ biến nhất do có khả năng tạo ra loại trầm Kỳ tốt nhất thế giới. Tuy nhiên, hiện nay các loài dó bầu ở Việt Nam bị lai tạp rất nhiều, công tác lựa chọn giống đưa vào trồng dựa chủ yếu vào quan sát hình thái, theo kinh nghiệm của mỗi cá nhân, dẫn đến năng suất và chất lượng trầm thu được không ổn định. Do vậy, việc chọn lọc giống cây ban đầu để đưa vào triển khai là hết sức quan trọng và là nhiệm vụ cấp thiết trong công tác bảo tồn, khai thác và phát triển nguồn gen quý. Hiện nay phương pháp DNA barcode là một trong những công cụ phục vụ định danh loài chính xác, nhanh chóng, tự động hóa bằng cách sử dụng một vùng DNA chuẩn hay còn gọi là chỉ thị DNA hay mã vạch DNA (DNA barcode). Việc xác định loài bằng DNA chỉ thị có hiệu quả cao trong việc phân biệt các loài thực vật [16] trong đó có dó bầu ở Việt Nam [18] khi những quan sát hình thái, sinh trưởng và phát triển chưa đủ cơ sở để định danh hoặc phân biệt loài. Xuất phát từ những yêu cầu đặt ra như vậy chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đa dạng và 1
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu định danh loài ở tập đoàn cây dó bầu (Aquilaria sp.) tại Hà Tĩnh.” 2
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về cây dó bầu 1.1.1. Đặc điểm phân loại và vị trí phân bố của cây dó bầu Cây dó bầu (Aquilaria sp.) là một trong những loài thực vật có giá trị kinh tế cao. Ở Việt Nam, cây dó bầu phân bố rải rác từ Bắc tới Nam, có nhiều ở các tỉnh miền Trung. Cây dó bầu có rất nhiều tên gọi tùy theo mỗi địa phương như: cây Trầm Hương, Dó Trầm, Dó Bầu Hương, cây Tóc [43]. Cây dó bầu thuộc chi trầm Aquilaria, họ Thymeleaceae, bộ Thymelaeales, lớp cây gỗ lớn Magnoliopsida, ngành Mộc Lan Magnoliophyta [41], [42]. Hình 1.1. Lá cây dó bầu Chi Trầm Aquilaria gồm 24 loài khác nhau, tuy nhiên chỉ có 15 loài có khả năng cho trầm hương gồm: Aquilaria crassna; A. baillonii; A. sinensis hoặc A. chinesis; A. borneensis; A. Malaccensi; A. gollocha; A. hirta; A. rostrata; A. beccariana; A. cummingiana; A. filaria; A. khasiana; A. microcarpa; A. grandiflora; A. bancana; A. Rugosa. Trong đó loài A. rugosa mới đây được TS. Lê Công Kiệt và TS. Paul Kessler người Hà Lan phát hiện năm 2005 [18]. Trên thế giới, chi trầm phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới từ Ấn Độ đến Đông Nam Á và miền Nam Trung Quốc. Ở nước ta, dó bầu phân bố rải rác 3
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu trong rừng rậm nhiệt đới thường xanh, rừng ẩm nguyên sinh thuộc các tỉnh Tuyên Quang, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, đặc biệt là từ Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quãng Ngãi, Bình Định, Ninh Thuận, Bình Thuận đến Tây Nguyên, An Giang, Kiên Giang và đảo Phú Quốc [42]. Trong số các loài có khả năng tạo trầm thì Aquilaria crassna là loài cây nổi tiếng có khả năng tạo ra loại trầm kỳ tốt nhất thế giới [5]. 1.1.2. Đặc điểm sinh trưởng của cây dó bầu Dó bầu là một loại cây gỗ thường xanh, cao 20 30 m, đường kính thân đạt 60 80 cm, thân thường thẳng, đôi khi có rãnh dạng lòng máng, vỏ ngoài nhẵn, màu nâu xám, thịt vỏ màu trắng có nhiều chất xơ (cellulose), nứt dọc lăn tăn, dễ bóc và tước ngược từ gốc lên, cành mảnh, cong queo, màu nâu nhạt, có lông hoặc nhẵn, tán thưa. Lá đơn, mọc cách (so le), cuống lá dài 4 6 mm, phiến lá hình trứng, bầu dục thuôn đến mác thuôn, kích thước 8 15 x 2,5 9 cm, mặt trên màu lục bóng, mặt dưới nhạt hơn và có lông mịn, gốc lá thon nhọn dần hay tù; chóp lá nhọn, thuôn nhọn, tận cùng có mũi, gân bên 15 18 đôi, thay đổi thất thường, khá rõ ở mặt dưới. Cụm hoa hình tán hoặc chùm tán, mọc ở nách lá hoặc ở đầu cành, cuống cụm hoa mảnh, dài 2 3 cm. Hoa nhỏ, mẫu 5, đài hợp ở phần dưới, hình chuông, màu vàng lục, trắng nhạt hoặc vàng xám, phía ngoài có lông thưa; mặt trong gần như nhẵn, có 10 đường gân rõ, tồn tại ở quả, 5 thùy dài hình trứng thuôn, dài 12 15 mm. Phần phụ dạng cánh hoa, gốc bầu có tuyến mật. Quả nang gần hình trứng ngược hoặc hình quả lê, dài 4 cm, đường kính 2,5 3 cm, có lông mềm, ngắn, có mang dài tồn tại, khi khô nứt làm 2 mảnh, thường mỗi quả chỉ có một hạt. Mùa hoa vào tháng 7 8, quả chín vào tháng 9 10 [3], [43]. Dó bầu sinh trưởng rải rác trong rừng thường xanh ẩm nhiệt đới, nguyên sinh hoặc thứ sinh, trên sườn núi hoặc trên đất bằng ở độ cao 50 1.000 m có khi 4
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu lên tới 1.200 m so với mặt biển. Ở nước ta, dó bầu thường phân bố rải rác trên sườn núi có độ dốc nhỏ, thoát nước. Trong quần xã của dó bầu thường gặp các cây gỗ lớn: Táu, Huỳnh , Gụ mật … Đôi khi cũng gặp cây dó bầu mọc trong rừng thứ sinh cùng các loài Thánh thất, Mò lưng bạc, Bưởi bung, Mít nài và Ràng ràng. Dó bầu (A. crassna) ưa đất feralit điển hình, feralit trên núi phong hóa từ đá kết, đá phiến hay đá granit. Lớp đất mặt trung bình hay mỏng, hơi ẩm, chua hoặc gần trung tính (pH vào khoảng từ 4 6). Tại Malaysia và vùng Đông Bắc Ấn Độ, dó bầu (A. malaccensis) phân bố khá rải rác, độ gặp khoảng 2,5 cá thể trên một hecta. Ở Đông Bắc Ấn Độ, loài dó bầu này thường mọc rải rác ở độ cao từ 200 700 m, đôi khi lên tới 1.000 m. Dó bầu sinh trưởng trong các khu vực có lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1.500 6.500 mm, nhiệt độ trung bình tối đa năm 22 28 oC. Những kết quả quan sát ở vùng Đông Bắc Ấn Độ còn cho biết, loài này phân bố chủ yếu trong rừng ẩm thường xanh hoặc rừng thường xanh, rất ít gặp trong rừng nửa rụng lá. Tuy nhiên, trong thực tế, cây dó bầu trước và sau khi tái tạo trầm vẫn sinh trưởng tốt ở những nơi có độ cao trên dưới 40 m so với mực nước biển. A. malaccensis thích ứng với các loại đất phong hóa trên nham thạch, trên các loại đá biến tính, nhưng cũng sinh trưởng tốt trên đất phong hóa từ sa thạch [42]. Tại Malaysia, từ lâu đã đưa cây dó bầu vào trồng trọt, những quần thể rừng trầm A. malaccensis 67 năm tuổi đã có chiều cao trung bình 27 m, và đường kính thân trung bình 38 cm. Những cây dó bầu có độ trưởng thành 80 năm tuổi tại miền Đông Bắc Ấn Độ, có chiều cao cây 25 30 m, thân to nhất có đường kính 55 70 cm. Ở miền Tây Bắc Ấn Độ (Arunachal Pradesh), các quần thể trầm 8 năm tuổi đã có chiều cao gần 5 m, và đường kính thân gần 30 cm. Cũng ở Tây Bắc Ấn Độ, chúng thường bắt đầu ra hoa, kết quả ở thời kỳ đạt 7 9 năm tuổi. Những cá thể có kích thước trung bình cho năng suất hạt tốt, mỗi cây có thể cho tới 1,5 kg hạt [42]. 5
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu Các khối trầm thường được tạo thành trong thân cây hoặc trong những cành lớn, chúng là kết quả của cả một quá trình chuyển hoá các hoạt động bệnh lý ở những nơi bị bệnh, bị thương… Nấm là một thành phần có tác dụng trong các hoạt động đó, ngoài ra các côn trùng đục thân cây cũng có thể có mối liên hệ nào đó. Có giả thuyết cho rằng, trước tiên cây bị nấm gây bệnh tại những chỗ bị thương làm cho cây bị suy yếu, tiếp đó nấm thâm nhập vào cây và tạo thành các khối trầm. Nhựa trầm là sản phẩm từ cây hay do nấm tạo ra? Lý giải diễn biến của quá trình chuyển hóa để tạo thành các hợp chất hóa học trong nhựa trầm thế nào vẫn còn là vấn đề nan giải và vẫn chưa hiểu biết tường tận [1]. Đến nay đã xác định được nấm Cytosphaera mangiferae có ở trầm của loài A. Malaccensis và nấm Melanotus flavolives chứa trong khối trầm từ loài A. sinensis [42]. Hình 1.2. Hoa và quả cây dó bầu 1.1.3. Giá trị kinh tế và sinh thái của cây dó bầu Giá trị kinh tế quan trọng nhất của cây dó bầu là để khai thác trầm hương. Từ thời xa xưa trầm hương đã được coi là sản vật hết sức quí hiếm, ngày nay trầm hương vẫn là lâm sản ngoài gỗ có giá trị thương mại quốc tế lớn. Trên thế giới trầm hương được sử dụng để chưng cất tinh dầu trầm, một chất định hướng quan trọng trong ngành công nghiệp để sản xuất các loại mỹ phẩm cao cấp. Tinh dầu trầm có giá trị đặc biệt, được dùng trong công nghệ chế biến các 6
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu loại chất thơm, các loại nước hoa cao cấp, giá trị. Trầm hương là sản phẩm văn hóa vật chất tín ngưỡng tâm linh của dân tộc Việt Nam đã tồn tại từ xa xưa đến thời nay [9]. Theo CITES (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora Công ước về buôn bán quốc tế những loài động thực vật hoang dã nguy cấp) khối lượng mua bán trầm hương trên thị trường thế giới thời kỳ 1995 1997 khoảng 1.350 tấn. Giá mua bán trầm hương được tính theo kg tùy thuộc vào chất lượng. Giá bán trầm tại thị trường Dubai (Arabia Saudi) vào năm 1993 giao động từ 27 đô la Mỹ/kg (loại thấp nhất) đến 10.000 đô la Mỹ/kg (loại tốt nhất) [11]. Theo ước tính của Liên hiệp Khoa học sản xuất tinh dầu hương liệu mỹ phẩm Việt Nam thì trong những năm từ 1980 đến 1990, khối lượng trầm hương các loại đã bị khai thác và xuất khẩu từ nước ta khoảng 300 tấn. Trong đó có 2.000 kg trầm từ loại 1 4 trị giá khoảng 1,5 triệu USD và 300.000 kg Trầm loại 5 9 trị giá khoảng 4,5 triệu USD; đặc biệt là 200 g kỳ nam loại 1 3 trị giá 0,5 triệu USD và tới 2.800 kg kỳ nam loại 4 8 trị giá 2,52 triệu USD. Với giá trị kinh tế cao, trầm hương đã đem đến những hứa hẹn triển vọng cho ngành sản xuất lâm nghiệp khi 1 ha trồng cây dó bầu, tạo trầm hương có thể làm ra giá trị 1,5 1,8 tỷ đồng/ 10 năm, bình quân giá trị tạo ra 150 180 triệu/ ha/năm, trong đó lợi nhuận từ 50 60 % [11]. Ngoài ra trong y học, trầm hương còn được sử dụng để chữa một số bệnh hiểm nghèo. Theo Đông y, trầm hương là vị thuốc quý hiếm, có vị cay, tính ôn, vào 3 kinh: tì, vị, thận; có tác dụng dáng khí, nạp thận, bình can, tráng nguyên dương, chữa các bệnh đau bụng, đau ngực, nôn mửa, hen suyễn, lợi tiểu, giảm đau, trấn tĩnh, hạ sốt, cấm khẩu, thổ huyết, khó thở, kích dục… Theo tây y, trầm hương có tác dụng kháng khuẩn, đặc biệt là với các loại khuẩn Mycobacterium tuberculosis và Shigella flexneri, có tính khánh sinh, tạo kháng thể mạnh (diệt khuẩn, làm lành vết thương), có tác dụng chữa một số bệnh như bệnh về tim mạch (suy tim, đau ngực), bệnh về hô hấp (hen suyễn), bệnh về thần kinh (an 7
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu thần, mất ngủ, giảm đau, trấn tĩnh….), bệnh về tiêu hoá (đau bụng, buồn nôn, tiêu chảy), bệnh về tiết niệu (bí tiểu tiện). Đặc biệt, có thể dùng trầm hương để chữa ung thư tuyến giáp [42]. Cũng giống như một số cây lâm nghiệp khác, dó bầu là một trong những cây lâm nghiệp cung cấp nguyên liệu làm giấy có chất lượng cao. Theo các kết quả nghiên cứu thực nghiệm nhiều năm của Trung tâm nghiên cứu lâm đặc sản thuộc Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam, dó bầu là loài cây thích nghi tốt với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều và cho năng suất khai thác khá cao, được ngành công nghiệp giấy xác định là một trong những nguồn nguyên liệu chính trong các dự án đầu tư phát triển sản xuất của ngành từ nay đến năm 2010 [6]. Bên cạnh đó đối với môi trường sinh thái và phát triển bền vững thì việc đưa dó bầu vào cơ cấu cây rừng với mục tiêu 5 triệu hecta rừng tại tỉnh Hà Tĩnh nói riêng và trong cả nước nói chung đã góp phần thúc đẩy tăng độ che phủ của rừng, chống xói mòn đất và bảo vệ môi trường. Đồng thời góp phần bảo tồn và phát triển loài cây đặc hữu, qúy hiếm, có giá trị về khoa học và kinh tế của nước ta. Đây còn là giải pháp phù hợp với quy luật sản xuất đi đôi với bảo vệ môi trường, kết hợp lợi ích trước mắt với lợi ích lâu dài, làm giàu trên cơ sở khai thác và tái tạo lợi thế đặc hữu, ưu việt của tài nguyên quốc gia. Hơn nữa, cây dó bầu còn có ý nghĩa tạo công ăn việc làm cho người lao động, mở ra hướng phát triển kinh tế bền vững cho nông thôn, vùng sâu vùng xa [5]. 1.1.4. Thực trạng trồng và khai thác cây dó bầu trong nước và trên thế giới Với giá trị kinh tế cao và nhu cầu ngày càng tăng nên trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, trầm hương tự nhiên bị khai thác đến cạn kiệt [13]. Năm 1994, cây dó bầu được ghi trong công ước quốc tế CITES quy định về việc buôn bán các sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng [31]. Trong nước Theo thống kê của ngành thương mại, nước ta từ năm 1986 1990 đã khai 8
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu thác và xuất khẩu khoảng 1.163,9 tấn trầm hương. Nhưng cũng giống như các nước trên thế giới, số lượng này ngày càng giảm sút, năm 1985 khai thác và xuất khẩu 216,1 tấn đến năm 1990 chỉ còn 73,4 tấn. Do có giá trị kinh tế cao và những thành công ban đầu trong các nghiên cứu tạo trầm trên cây dó bầu mà hiện nay, các dự án trồng cây dó bầu đã và đang thu hút sự quan tâm của các địa phương trên cả nước. Việc nhân giống cây dó bầu và sản xuất trầm bền vững là một vấn đề cần thiết về mặt kinh tế và xã hội nhằm đem lại nguồn lợi lớn từ trầm hương đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và ngăn ngừa tình trạng khai thác cây dó bầu trong tự nhiên. Quyết định 16/2005/QĐBNN ngày 15/03/2005 của Bộ NNPTNT đã cho phép 6 trên 9 vùng sinh thái cả nước được trồng rừng sản xuất bằng cây dó bầu. Kết quả trong vòng 3 4 năm gần đây diện tích cây dó bầu tăng nhanh góp phần đa dạng hóa loại cây trồng rừng và cây đặc sản, hứa hẹn nhiều triển vọng lớn cho nền lâm nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung [44]. Theo thống kê của Hiệp hội trầm hương, năm 2002, diện tích trồng cây dó bầu ở các tỉnh phía Nam là 2.340 ha đến năm 2004 đã lên đến 5.527 ha, số liệu này chủ yếu do tư nhân trồng cung cấp [7]. Số liệu thống kê của hiệp hội trầm hương cho thấy chỉ qua 2 năm diện tích trồng cây dó bầu ở các tỉnh phía Nam đã tăng thêm 70%, đến năm 2007 đã có trên 22 tỉnh, thành trồng cây dó bầu với diện tích khoảng 15.000 18.000 ha, phân bố trên cả 3 miền Bắc, Trung, Nam [4]. Tuy nhiên, do diện tích trồng cây dó bầu ngày càng tăng, trong khi đó nguồn cung cấp hạt giống chủ yếu là những cây dó bố mẹ còn lại trong rừng tự nhiên và từ một số cây trồng vào thập niên 80, 90 của thế kỷ XX dễ dẫn đến thoái hóa giống. Ngoài ra, phần lớn các cơ sở sản xuất giống cây là của tư nhân, hạt giống thu hái từ những cây chưa tuyển chọn đầu dòng hoặc cây chưa thành thục sinh dục, kỹ thuật gieo ươm hạn chế, làm cho chất lượng giống cây còn những điều đáng lo ngại. Hơn nữa, hiện nay, các loài dó bầu ở Việt Nam bị lai tạp rất nhiều, công tác lựa chọn giống đưa vào trồng dựa chủ yếu vào quan sát 9
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu hình thái, theo kinh nghiệm của mỗi cá nhân dẫn đến năng suất và chất lượng trầm thu được không ổn định. Trên thế giới Tại Malaysia và vùng Đông Bắc Ấn Độ, dó bầu (Aquilaria crassna) phân bố khá rải rác, độ gặp khoảng 2,5 cá thể trên một hecta. Thái Lan được biết đến là quốc gia trồng và khai thác trầm hương nổi tiếng. Ở miền đông Thái Lan phát hiện thấy loài A. subintegra, theo số liệu cho biết loài này rất phổ biến ở tỉnh Trad. Trước đây, do người nông dân không biết khai thác trầm từ loài này nên đã đem một số loài từ nơi khác về trồng như loài A. crassna . Vì vậy, hiện nay loài A. subintegra đã bị lai tạp rất nhiều. Tính đến năm 2003, loài cây này được trồng rất nhiều ở tỉnh Trad và đã trở thành nơi cung cấp tinh dầu trầm có chất lượng tốt nhất thế giới. Đồng thời các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều loài có khả năng tạo trầm thuộc chi Aquilaria đều có nguồn gốc từ các miền ĐôngBắcNam của Thái Lan [15]. Có thể thấy, nhu cầu trầm hương trên thế giới ngày càng cao và trầm hương mua bán trên thị trường hầu hết là khai thác từ thiên nhiên. Nhưng một thực tế cho thấy việc khác thác trầm hương vào những thập niên cuối thế kỷ XX có tính chất huỷ diệt cây dó bầu, làm cho nguồn cung cấp trầm hương trên thị trường ngày càng cạn kiệt. Năm 1993, Indonesia khai thác và xuất khẩu hơn 661 tấn đến năm 1997 con số ấy chỉ còn 302 tấn; tương tự như Indonesia, Malaysia từ 43,6 tấn còn 21,6 tấn; Campuchia năm 1995 khai thác và xuất khẩu 133,8 tấn sau 3 năm chỉ còn 13,2 tấn; Ấn Độ năm 1995 xuất khẩu 15,1 tấn đến năm 1997 còn 1,4 tấn. Những số liệu này cho thấy một thực tế khối lượng trầm hương mua bán trên thị trường đang giảm sút nghiêm trọng do cây dó bầu từ thiên nhiên bị khai thác nặng nề. Yêu cầu cấp thiết đặt ra cho các quốc gia phải có biện pháp cũng như kế hoạch trồng và nghiên cứu tạo trầm trên cây dó bầu đảm bảo nhu cầu lớn của thị trường thế giới [5]. 10
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu 1.1.5. Các nhân tố ảnh hưởng tới khả năng tạo trầm nhân tạo Sự tạo trầm trong tự nhiên của cây dó bầu là sự biến đổi của các phần tử gỗ do tác động bệnh lý bởi vết nứt gãy, sự xâm nhập của các loài nấm…xảy ra một cách tự nhiên năm này sang năm khác. Khi bị nhiễm bệnh ở một vùng nào đó, cây sẽ tích tụ nhựa đến đây để tự băng bó vết thương, xem như một khả năng tự đề kháng để chống lại bệnh nên tạo ra trầm kỳ. Căn cứ vào sự hóa nhựa nhiều hay ít mà có những sản phẩm như: Tóc, Trầm hương và Kỳ nam. Để sản xuất trầm hương nhân tạo thách thức lớn nhất là công nghệ tạo trầm, chất lượng cây giống, các chỉ tiêu về lâm sinh đối với cây dó trồng, sự tương thích giữa các cây trồng xen, bệnh của cây [43]. Trong đó, dựa trên cơ chế hình thành trầm trong tự nhiên, hiện nay về cơ bản có 3 kỹ thuật cấy tạo trầm nhân tạo được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu: Phương pháp vật lý (gây vết thương cơ giới); Phương pháp hóa học (xúc tác hóa chất); Phương pháp sinh học (xử lý với men vi sinh). Một số cách tạo trầm khác như kết hợp một số phương pháp trên với nhau. Nhìn chung mỗi phương pháp tạo trầm hương cho kết quả không giống nhau về số lượng, chất lượng, thời gian và chi phí, nhưng có thể khẳng định con người đã tạo được trầm hương trên cây dó bầu là rõ ràng. Ngoài ra, các nghiên cứu tạo các chromone invitro (thành phần chính trong tinh dầu trầm) từ nuôi cấy huyền phù tế bào của dó bầu đã bước đầu có kết quả [23], [20]. Bên cạnh các nghiên cứu về các kỹ thuật cấy tạo trầm nhân tạo, một hướng nghiên cứu cũng rất quan trọng nhưng còn bị bỏ ngỏ đó là các nghiên cứu ở mức độ sinh học phân tử quần thể dó bầu để xác định nhóm các cá thể hay giống dó bầu có khả năng tạo trầm hiệu quả, vì ngay trong tự nhiên không phải bất kỳ thân cây dó bầu nào cũng có trầm và khả năng tạo trầm, chất lượng trầm ở các loài khác nhau cũng là rất khác nhau. Hơn nữa, việc đầu tư trồng cây dó bầu đến khi thu hoạch là khá lâu, đòi hỏi thời gian khoảng 710 năm (sau 57 năm mới có thể cấy tạo trầm nhân tạo, và sau 23 năm mới có thể hạ cây để thu 11
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu trầm). Trong hội nghị về cây trầm hương ngày 24/9/2004 tại thành phố Hồ Chí Minh, các chủ trại trầm cũng đưa ra những băn khoăn về công tác lựa chọn giống để có được trầm chất lượng cao, do chất lượng trầm tạo được thật sự chỉ tạo trầm loại 4, loại 5 ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả kinh tế [5]. 1.2. Một số phương pháp sử dụng trong việc định danh loài và xác định quan hệ di truyền Có nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau trong phân loại và xác định loài ở động, thực vật và hầu hết các phương pháp này đều dựa trên nguyên tắc như những loài có chung nguồn gốc, có những tính chất giống nhau, càng gần nhau thì tính chất giống nhau càng nhiều. Sự giống nhau có thể về đặc điểm hình thái, giải phẫu, sinh lý sinh hoá, phôi sinh học. Đối với thực vật, đặc điểm hình thái học của các loài thực vật qua nhận biết hình thái lá, hoa, quả, cách thức phân cành…có ưu điểm dễ quan sát trực tiếp bằng trực quan nhưng chỉ dựa vào thống kê phân tích một hoặc nhiều tính trạng được thể hiện ra bên ngoài nên hiệu quả thấp. Điều này thật sự gặp nhiều khó khăn khi các mẫu vật cần giám định không còn nguyên vẹn, mất hình thái bên ngoài. Do vậy, việc định danh dựa trên quan sát hình thái và kinh nghiệm dân gian sẽ được hỗ trợ chính xác hơn nếu sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại. Các phương pháp phân loại học phân tử và xác định loài là hướng nghiên cứu được phát triển mạnh trên thế giới hiện nay, được xây dựng dựa trên việc nhận biết thành phần và cấu trúc của các gen đặc hữu của các taxon sinh vật. Hiện nay, các kỹ thuật dựa trên phân tích DNA là phương pháp có hiệu quả cao trong việc định loại và giám định loài. Phân loại học phân tử có thể dựa trên sự nghiên cứu các gen trong hệ gen nhân, hệ gen của các bào quan như ti thể, lục lạp hoặc các sản phẩm của gen như protein, enzyme. Mỗi loại gen, sản phẩm của gen lại phù hợp với từng đối tượng và mục đích nghiên cứu khác nhau. Do đó, việc lựa chọn gen nào, loại 12
- Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu protein nào có ý nghĩa lớn đối với sự thành công của mỗi hướng nghiên cứu. Các kỹ thuật thường được sử dụng bao gồm: kỹ thuật isozym (đồng enzyme), các kỹ thuật phân tích so sánh trình tự nucleotide các đoạn DNA như phương pháp đa hình chiều dài các đoạn cắt giới hạn (Restriction Fragment Length Polymorphism RFLP), các kỹ thuật trên cơ sở phản ứng PCR như SSR (Simple Sequence Repeats), đa hình các đoạn DNA nhân bản ngẫu nhiên RAPD ( Random Amplified Polymorphic DNA) [17], [24], đa hình chiều dài các đoạn DNA nhân bản AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism), phân tích trình tự DNA … [7], [8] đã giúp giải quyết các mối nghi ngờ về vị trí phân loại, đánh giá đầy đủ về tính đa dạng di truyền, quan hệ chủng loại và tiến hoá của nhiều loài động, thực vật và vi sinh vật. Thêm vào đó các kỹ thuật này cũng được sử dụng như những chỉ thị phân tử để xác định những gen kiểm soát hoặc có liên quan đến tính trạng nào đó của các cá thể, loài hay các nhóm loài. Gần đây, việc sử dụng các DNA mã vạch (DNA barcode) để định danh loài đang được các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu và có những đóng góp đáng kể trong việc phân loại loài. Để nhận dạng gen hay đánh giá mức độ tiến hoá loài thì các nhóm gen chính thường được sử dụng là gen ribosome rRNA, gen ty thể, và gen lục lạp (thực vật) trong đó gen rRNA 18S, 5S và 16S hay được dùng để đánh giá mối quan hệ tiến hoá giữa các sinh vật. So với chỉ thị hình thái và chỉ thị hoá học, chỉ thị DNA cho độ chính xác cao hơn mà không lệ thuộc vào bất cứ yếu tố khách quan nào. 1.3. DNA barcode quan điểm mới trong phân loại 1.3.1. Giới thiệu DNA barcode Kỹ thuật DNA barcode (DNA mã vạch) là một tên mới cho một khái niệm cũ. Thuật ngữ “ DNA mã vạch ” lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1993 (Arnon, 1993), trong một bài báo mà không nhận được sự chú ý nhiều từ cộng đồng khoa học, và gần đây thuật ngữ này được sử dụng lại trong nhiều nghiên 13
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học xã hội và nhân văn: Ảnh hưởng của văn học dân gian đối với thơ Tản Đà, Trần Tuấn Khải
26 p | 789 | 100
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán tô màu đồ thị và ứng dụng
24 p | 493 | 83
-
Luận văn thạc sĩ khoa học: Hệ thống Mimo-Ofdm và khả năng ứng dụng trong thông tin di động
152 p | 328 | 82
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán màu và ứng dụng giải toán sơ cấp
25 p | 372 | 74
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán đếm nâng cao trong tổ hợp và ứng dụng
26 p | 414 | 72
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu thành phần hóa học của lá cây sống đời ở Quãng Ngãi
12 p | 544 | 61
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu vấn đề an ninh mạng máy tính không dây
26 p | 517 | 60
-
Luận văn thạc sĩ khoa học Giáo dục: Biện pháp rèn luyện kỹ năng sử dụng câu hỏi trong dạy học cho sinh viên khoa sư phạm trường ĐH Tây Nguyên
206 p | 301 | 60
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán tìm đường ngắn nhất và ứng dụng
24 p | 344 | 55
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bất đẳng thức lượng giác dạng không đối xứng trong tam giác
26 p | 313 | 46
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Đặc trưng ngôn ngữ và văn hóa của ngôn ngữ “chat” trong giới trẻ hiện nay
26 p | 322 | 40
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học: Bài toán ghép căp và ứng dụng
24 p | 265 | 33
-
Tóm tắt luận văn thạc sĩ khoa học xã hội và nhân văn: Phật giáo tại Đà Nẵng - quá khứ hiện tại và xu hướng vận động
26 p | 236 | 22
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của quản trị vốn luân chuyển đến tỷ suất lợi nhuận của các Công ty cổ phần ngành vận tải niêm yết trên sàn chứng khoán Việt Nam
26 p | 287 | 14
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Thế giới biểu tượng trong văn xuôi Nguyễn Ngọc Tư
26 p | 250 | 13
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Đặc điểm ngôn ngữ của báo Hoa Học Trò
26 p | 215 | 13
-
Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học xã hội và nhân văn: Ngôn ngữ Trường thơ loạn Bình Định
26 p | 194 | 5
-
Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tích hợp nội dung giáo dục biến đổi khí hậu trong dạy học môn Hóa học lớp 10 trường trung học phổ thông
119 p | 5 | 3
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn