Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống/dòng chè ở Việt Nam

Chia sẻ: Up Upload | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:163

Thêm vào BST

Báo xấu

175
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chè không chỉ là thức uống giải khát hàng ngày mà còn là một nét văn hóa đặc trưng, một thứ nghệ thuật cvủa người dân Châu Á. Cùng với cà phê và ca cao, chè là một trong ba loại đồ uống có nguồn gốc tự nhiên không chứa cồn được cả thế giới ưa chuộng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống/dòng chè ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- Trần Đức Trung Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống/dòng chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) ở Việt Nam bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử microsatellite (SSR) Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Luận văn Thạc sỹ Công nghệ sinh học Người hướng dẫn khoa học: TS. Lã Tuấn Nghĩa Hà Nội- 2009
Dành tặng những người tôi thương yêu nhất; … bố mẹ… … vợ… … gia đình… … và bé Trần Đức Hoàng Minh….
viii Lời cảm ơn Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Lã Tuấn Nghĩa, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình công tác cũng như trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô và cán bộ công tác tại Viện Công nghệ Sinh học thực phẩm, Viện đào tạo sau đại học‐ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ công tác tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông‐Lâm nghiệp miền núi phía Bắc (NOMAFSI) đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thu thập số liệu và vật liệu nghiên cứu tại Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, anh chị em trong Nhóm nghiên cứu Đa dạng di truyền và Công nghệ sinh học Nông nghiệp, Viện Di truyền Nông nghiệp, đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình công tác và nghiên cứu khoa học vừa qua. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã nhiệt tình động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học cũng như trong cuộc sống. Luận văn này được thực hiện với nguồn kinh phí từ Chương trình Công nghệ sinh học Nông nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Trần Đức Trung
i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong luận văn này. Mọi kết quả thu được nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác; các số liệu, sơ đồ kết quả của luận văn này chưa từng được công bố. Mọi dữ liệu, hình ảnh, biểu đồ và trích dẫn tham khảo trong luận văn đều được thu thập và sử dụng từ nguồn dữ liệu mở hoặc với sự đồng ý của tác giả. Các phần mềm phân tích TotalLab v2009, QuantityOne, NYSYS pc 2.11X, TreeCon, POPGENE32, Dendroscopes, PHYLIP v3.69 đều có bản quyền hoặc sử dụng với sự đồng ý của (nhóm) tác giả xây dựng phần mềm. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên! Trần Đức Trung
i i Mục lục Trang Lời cam đoan i Mục lục ii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình ảnh minh họa vi 1 Mở đ ầ u 4 Chương 1: Tổng quan 1.1. Khái quát chung về cây chè Camellia sinensis (L.) O. Kuntze 4 1.1.1. Lược sử ngành sản xuất- chế biến chè trên thế giới và Việt Nam 4 1.1.2. Nguồn gốc và phân bố của cây chè 5 1.1.3. Phân loại thực vật và đặc điểm hình thái của cây chè 8 1.1.4. Đặc điểm di truyền của cây chè Camellia sinensis (L.) O. Kuntze 14 1.1.5. Ngành sản xuất, chế biến chè trên thế giới và Việt Nam 17 1.1.6. Công tác lai tạo giống chè 19 1.1.6.1. Phương pháp truyền thống 19 1.1.6.2. Áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống chè 21 1.2. Chỉ thị trong đánh giá đa dạng di truyền 22 1.2.1. Chỉ thị hình thái 23 1.2.2. Chỉ thị hóa sinh 24 1.2.3. Chỉ thị DNA 25 1.2.3.1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai DNA- chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) 29 1.2.3.2. Chỉ thị DNA ngẫu nhiên 30 1.2.3.3. Chỉ thị DNA dựa trên đa hình các vị trí nhận biết giới hạn 31 1.2.3.4. Chỉ thị DNA dựa trên các trình tự lặp 33 1.2.3.5. Chỉ thị DNA dựa trên trình tự DNA 41 1.2.3.6. Một số loại chỉ thị DNA khác 42 1.3. Thành tựu trong nghiên cứu đa dạng di truyền chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) 43
iii 1.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị hình thái 43 1.3.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị hóa sinh 44 1.3.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị DNA 45 50 Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu nghiên cứu 50 2.2. Phương pháp nghiên cứu 55 2.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái chè 55 2.1.2. Thu thập mẫu lá chè 55 2.1.3. Trích ly DNA tổng số từ mẫu lá chè 57 2.1.4. Nhận dạng di truyền các giống chè bằng chỉ thị SSR 58 2.1.5. Phân tích kết quả 60 2.1.5.1. Phân tích số liệu kiểu hình 60 2.1.5.2. Phân tích số liệu kiểu gen 61 2.1.5.3. Phân loại thứ chè theo tỷ lệ nguồn gen 63 64 Chương 3: Kết quả và bàn luận 3.1. Phân tích đa dạng di truyền chè dựa trên đặc điểm hình thái 64 3.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái 64 3.1.2. Phân tích đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái của các giống/dòng chè 67 3.2. Phân tích đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị SSR 73 3.2.1. Trích ly DNA tổng số 73 3.2.2. Nhận dạng di truyền chè bằng chỉ thị SSR 75 3.2.3. Phân tích tính đa dạng di truyền của các locus SSR 81 3.2.4. Phân tích đa dạng di truyền giữa 9 quần thể chè bằng chỉ thị SSR 84 3.2.5. Phân tích đa dạng di truyền 96 giống/dòng chè bằng chỉ thị SSR 91 3.2.5.1. Phân nhóm di truyền dựa trên mức độ tương đồng Jaccard 92 3.2.5.2. Phân nhóm di truyền dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 98 3.3. Kết hợp chỉ thị hình thái và chỉ thị SSR trong phân tích đa dạng di truyền các giống/dòng chè 106 109 Kết luận và kiến nghị 111 Tài liệu tham khảo 122 Phụ lục
iv Bảng chữ viết tắt AFLP Amplification Fragment Length Polymorphism APS Amonium persulfate CAPs Cleaved Amplification Polymorphism Sequence cs Cộng sự CTAB Cetyl trimethylammonium bromide DNA Deoxyribonucleic acid dNTPs Deoxy nucleotide triphosphates EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid EST Expressed sequence tag EthBr Ethidium bromide IPGRI International Plant Genetic Resource Institute ISSR Inter-simple sequence repeat MAS Molecular Assisted Selection PCA Principles Component Analysis PCR Polymerase Chain Reaction PIC Polymorphism Information Content RAPD Random Aplification Polymorhism DNA RFLP Restriction Fragment length Polymorphism SSR Simple sequence repeat STS Sequence- tagged site TAE Tris-Acetic acid- EDTA TEMED N,N,N’,N’- Tetraethyl methylendiamine
v Danh mục bảng Trang Bảng 1.1: So sánh đánh giá đặc điểm của một số loại chỉ thị được ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật 28 Bảng 1.2: So sánh ưu/nhược điểm của các phương pháp phân lập và phát triển chỉ thị SSR 40 Bảng 2.1: Danh sách 96 giống/dòng chè thu thập từ NOMAFSI 50 Bảng 2.2: 9 quần thể chè nghiên cứu 52 Bảng 2.3: Danh sách các cặp mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu 53 Bảng 2.4: 12 đặc điểm hình thái được sử dụng để đánh giá các giống/dòng chè 56 Bảng 2.5: Thành phần phản ứng SSR-PCR 59 Bảng 2.6: Thành phần gel polyacrylamide 12% 60 Bảng 3.1: Giá trị đặc trưng của 90 thành phần trong phân tích PCA (khoảng cách di truyền Euclidean của 90 giống/dòng chè) 71 Bảng 3.2: Tần số alen của 21 locus SSR 82 Bảng 3.3: Thống kê các chỉ số đa dạng di truyền của 21 locus SSR 83 Bảng 3.4: Kết quả đánh giá đa dạng di truyền giữa 9 quần thể chè 85 Bảng 3.5: Khoảng cách di truyền giữa 9 quần thể chè nghiên cứu 87 Bảng 3.6: Giá trị đặc trưng của 96 thành phần trong phân tích PCA (khoảng cách di truyền Nei72 của 96 giống/dòng chè) 102
vi Danh mục hình ảnh minh họa Trang Hình 1.1: Các nước trồng chè dựa vào sản lượng được thống kê năm 2007 7 Hình 1.2: Phân bố tự nhiên các thứ chè theo Stuart (A) và Barua (B) 10 Hình 1.3: Cây chè Trung Quốc (C.sinensis var. sinnensis) 12 Hình 1.4: Cây chè Assam (C. sinensis var. assamica) 13 Hình 1.5: Cây chè Cambod (C. sinensis var. assamica sub sp. lasiocalyx) 13 Hình 1.6: Tiêu bản nhiễm sắc thể ở kỳ giữa của cây chè (C. sinensis var. sinensis) 15 Hình 1.7: Kích thước biến thiên của lá chè 16 Hình 1.8: Biểu đồ sản lượng chè khô của một số nước năm 2005, 2006 và 2007 18 Hình 1.9: Biểu đồ khối lượng sản xuất và xuất khẩu chè khô của một số nước năm 2007 18 Hình 1.10: Nguyên lý phản ứng PCR 26 Hình 1.11: Nguyên lý kỹ thuật kỹ thuật AFLP 32 Hình 1.12: Phân loại trình tự lặp SSR 35 Hình 1.13: Đa hình DNA SSR giữa hai cá thể có motif (AT)n 37 Hình 1.14: Quy trình phát triển chỉ thị SSR từ thư viện hệ gen 39 Hình 2.1: Phân loại chè Cambod dựa trên tỷ lệ nguồn gen 63 Hình 3.1: Màu sắc lá chè non 65 Hình 3.2: Búp chè non 65 Hình 3.3: Thế lá chè 66 Hình 3.4: Cây chè dạng thân gỗ 66 Hình 3.5: Cây chè dạng thân bụi 67 Hình 3.6: Sơ đồ cây phân nhóm 90 giống/dòng chè dựa trên đặc điểm hình thái bằng phương pháp UPGMA 69 Hình 3.7: Phân tích PCA 90 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè dựa trên ma trận khoảng cách di truyền Euclidean (đặc điểm hình thái) 72
vii Hình 3.8: Kết quả trích ly DNA tổng số chè (dựa trên quy trình Porebski) 74 Hình 3.9: Ảnh điện di xác định nhiệt độ gắn mồi tối ưu cho mồi CamsinM6 (SSR-6) 75 Hình 3.10: Ảnh điện di xác định nhiệt độ gắn mồi tối ưu cho mồi MSCjaH46 (SSR-17) và MSCjaF37 (SSR-20) 76 Hình 3.11: Kết quả nhận dạng di truyền 96 giống/dòng chè bằng chỉ thị SSR CamsinM1và CamsinM4 77 Hình 3.12: Kết quả nhận dạng di truyền 96 giống/dòng chè bằng chỉ thị SSR CamsinM8 và CamsinM13 78 Hình 3.13: Kết quả phản ứng PCR của 96 giống/dòng chè với 21 cặp mồi SSR 80 Hình 3.14: Sơ đồ phân nhóm di truyền 9 quần thể chè dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 88 Hình 3.15: Phân tích PCA biểu diễn quan hệ nhóm của 9 quần thể chè trong không gian ba chiều 88 Hình 3.16: Sơ đồ cây phân loại 96 giống/dòng chè bằng phương pháp UPGMA 94 Hình 3.17: Phân tích PCA 96 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè dựa trên mức độ tương đồng di truyền Jaccard 97 Hình 3.18: Sơ đồ cây phân nhóm 96 giống/dòng chè bằng phương pháp Weighted- Neighbor Joining 99 Hình 3.19: Phân tích PCA 96 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 103 Hình 3.20: Cây phân nhóm 96 giống/dòng chè dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 (xây dựng bằng phần mềm PHYLIP 3.69 và Dendroscopes) 105
1 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học MỞ ĐẦU Chè (trà) không chỉ là thức uống giải khát hàng ngày mà còn là một nét văn hóa đặc trưng, một thứ nghệ thuật (Trà đạo) của người dân châu Á. Cùng với cà phê và ca cao, chè là một trong ba loại đồ uống có nguồn gốc tự nhiên không chứa cồn được cả thế giới ưa chuộng. Hơn hai phần ba dân số thế giới uống chè hàng ngày không chỉ bởi hương vị đặc sắc mà còn vì những lợi ích cho sức khỏe mà chè mang lại. Từ những kinh nghiệm dân gian cho đến các nghiên cứu khoa học gần đây đã khẳng định giá trị của cây chè đối với sức khỏe. Cây chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) thuộc họ chè Theaceae là loại cây trồng lưu niên có thời gian thu lợi kinh tế kéo dài đến hơn 60 năm. Sản xuất và chế biến chè đã trở thành một trong những ngành kinh tế nông nghiệp quan trọng ở nhiều quốc gia với sản phẩm tạo ra có giá trị xuất khẩu cao. Năm 2003, diện tích trồng chè trên toàn thế giới đã lên tới 2,7 triệu ha với tổng sản lượng chè khô khoảng 3 triệu tấn [47]. Trước nhu cầu tăng nhanh cả về năng suất và chất lượng, công tác chọn tạo giống chè đã được đẩy mạnh, nhiều giống chè mới đã được tạo ra, đặc biệt ở các nước Ấn Độ, Srilanka, Trung Quốc… Tuy nhiên, do đặc điểm nông- sinh học khác biệt của cây chè nên công tác chọn tạo bằng phương pháp lai tạo hữu tính giữa các cặp bố mẹ được chọn lựa dựa trên kiểu hình gặp rất nhiều khó khăn. Để có được những dòng triển vọng thì các nhà chọn giống sẽ phải tiêu tốn rất nhiều thời gian, công sức và cần có những điều kiện cơ sở vật chất khác. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, với việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống đã khắc phục được những trở ngại trong phương pháp chọn tạo truyền thống. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử- MAS (Molecular-Assisted Selection) đang được áp dụng rộng rãi không chỉ trong chọn tạo giống cây trồng mà còn Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
2 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học cả trong chăn nuôi. Nhờ các chỉ thị phân tử mà các nhà khoa học xác định được sự khác biệt về mặt di truyền của quần thể giống khởi đầu, từ đó xác định các cặp lai có khoảng cách di truyền phù hợp có thể cho ưu thế lai cao nhất. Việc tiếp cận ở mức độ phân tử cho phép đánh giá các giống bố mẹ một cách chính xác, không bị tác động bởi các điều kiện ngoại cảnh, rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả công tác lai tạo. Ở Việt Nam, cây chè và các sản phẩm từ chè đã được người dân trồng và chế biến từ lâu. Nước ta có nhiều vùng trồng và chế biến chè nổi tiếng như Mộc Châu, Thái Nguyên hay B’lao- Lâm Đồng, cùng với nhiều giống chè quý như chè Shan ở Hà Giang, Suối Giàng; chè Tân Cương ở Thái Nguyên… Bên cạnh đó, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành sản xuất chế biến chè, nhiều giống/dòng chè đã được nhập từ các nước trên thế giới như Ấn Độ, Srilanka, Trung Quốc, Nhật Bản… Đây là nguồn vật liệu rất có giá trị đối với chương trình chọn tạo giống chè. Hiện nay cây chè được xác định là một trong những cây trồng chủ lực trong quy hoạch phát triển kinh tế các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc nước ta. Tuy nhiên, để thâm canh cây chè đạt hiệu quả cao, tránh lãng phí trong đầu tư ban đầu thì việc phải có những giống chè cho năng suất cao, chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu- thổ nhưỡng là một yêu cầu cần được quan tâm. Trong bối cảnh đó, công tác đánh giá đa dạng di truyền cây chè ở nước ta- có vai trò rất quan trọng trong khai thác hiệu quả nguồn gen, vẫn còn nhiều hạn chế. Cho đến nay việc nghiên cứu đánh giá sự đa dạng nguồn gen cây chè trên quy mô lớn để có thể cung cấp cơ sở di truyền ban đầu và hỗ trợ cho công tác chọn tạo giống chè còn rất khiêm tốn. Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống/dòng chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) ở Việt Nam bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử microsatellite (SSR)” với mong muốn có Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
3 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học được cái nhìn tổng quan về sự đa dạng di truyền của các giống/dòng chè ở Việt Nam. Để đạt được mục tiêu của đề tài, chúng tôi đã tiến hành những nội dung nghiên cứu sau: 1. Dựa trên một số chỉ tiêu chính, đánh giá đặc điểm hình thái của các giống/dòng chè thuộc các quần thể chè được bảo tồn ở vườn quỹ gen chè- Viện Khoa học Kỹ thuật Nông-Lâm nghiệp miền núi phía Bắc (NOMAFSI). 2. Nhận dạng di truyền các giống/dòng chè bằng chỉ thị phân tử SSR. 3. Phân tính đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống/dòng chè dựa trên kết quả đánh giá hình thái. 4. Phân tích đánh giá sự đa dạng di truyền của các quần thể chè; của các giống /dòng chè bằng chỉ thị phân tử SSR Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở dữ liệu hữu ích trong phân loại các giống/dòng chè, hỗ trợ đắc lực cho công tác chọn tạo giống chè mới năng suất cao, chất lượng tốt, góp phần thúc đẩy phát triển ngành sản xuất-chế biến chè nước ta. Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
4 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY CHÈ Camellia sinensis (L.) O. Kuntze 1.1.1. Lược sử ngành sản xuất- chế biến chè trên thế giới và Việt Nam Chè từ lâu đã quen thuộc với đời sống của người dân các nước châu Á. Các tài liệu của Trung Quốc đều cho rằng cây chè được phát hiện một cách tình cờ bởi Thần Nông (một vị vua trong truyền thuyết) vào khoảng năm 2737 trước Công nguyên. Tuy nhiên, cũng có những giả thuyết cho rằng ngay khi người Trung Quốc biết đến các giá trị y học của cây chè thì nhu cầu về các sản phẩm từ chè đã nảy sinh và cùng với đó là sự ra đời ngành trồng và chế biến chè ở tỉnh Tứ Xuyên- Trung Quốc từ cách nay khoảng 3000 năm. Về sau, kiến thức về canh tác cây chè đã được phổ biến rộng rãi cùng với những cuộc hành hương và di cư của các tín đồ đạo Phật, từ rất lâu trước khi sự phát tán cây chè được ghi nhận. Tại Ấn Độ năm 1823, thiếu tá Robert Bruce tìm thấy cây chè dại đầu tiên ở tỉnh Assam, nhưng cho đến năm 1834, các hạt giống chè vẫn được nhập từ Trung Quốc (bởi Gordon) để phục vụ nhu cầu thành lập các vườn trồng chè thương mại. Về sau, các cây chè bản xứ đã được đưa vào trồng nhiều hơn nhờ C.A. Bruce, người quản lý trang trại chè thuộc chính phủ Anh tại thuộc địa Ấn Độ. Lợi ích thương mại từ cây chè ngày càng gia tăng và cho đến 12-02- 1839, công ty chè đầu tiên- Công ty chè Assam- đã được thành lập ở Jorhat, Assam dưới sự điều hành của Nghị viện Anh. Đây chính là mốc đánh dấu sự ra đời ngành công nghiệp chè ở Ấn Độ cũng như trên thế giới [47]. Hiện nay trên toàn thế giới đã có hơn 30 quốc gia trồng và sản xuất chè, trong đó tập Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
5 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học trung chủ yếu ở các nước châu Á với năng suất chiếm hơn 85% tổng sản lượng chè thế giới (hình 1.1). Tại Việt Nam, cây chè và sản phẩm từ chè đã được người dân sản xuất, chế biến và sử dụng từ rất lâu. Cho đến trước khi thực dân Pháp đô hộ nước ta, cây chè đã được trồng chè khá phổ biến (đặc biệt ở miền Bắc) nhưng chủ yếu là tự phát nhằm đáp ứng nhu cầu tại chỗ của người dân. Đến thời kỳ đô hộ của thực dân Pháp (1982-1945), chè là nguồn tài nguyên mà thực dân rất chú ý bóc lột để chuyển về châu Âu, nơi mà chè là món hàng xa xỉ cao cấp. Từ đầu thế kỷ 20, Pháp đã lập ra các trạm nghiên cứu và đồn điền trồng chè ở Phú Hộ (Phú Thọ- 1918), Pleiku (1927) và Bảo Lộc (Lâm Đồng- 1931) nhằm tăng cường mở rộng sản xuất chè để phục vụ chính quốc, nhờ đó mà cây chè Việt Nam được khảo sát nghiên cứu khá kỹ lưỡng và ngành sản xuất chế biến chè được mở rộng. Theo Nguyễn Ngọc Kính, lịch sử của ngành sản xuất chè Việt Nam có thể chia ra ba giai đoạn chính: • Giai đoạn từ 1890 đến 1945: Những đồn điền chè đầu tiên được thiết lập, sản xuất chè bước vào quy mô tập trung. Đến năm 1938, diện tích trồng chè lên đến hơn 13 nghìn hecta với sản lượng đạt 6100 tấn chè khô. • Giai đoạn từ 1945 đến 1954: Do ảnh hưởng của chiến tranh, ngành sản xuất chè suy giảm mạnh, tổng sản lượng chè khô năm 1946 chỉ đạt 300 tấn. • Giai đoạn từ 1954 đến nay: giai đoạn phát triển không ngừng của ngành chè, không chỉ đáp ứng nhu cầu nội địa mà còn hướng tới xuất khẩu. Năm 2008 cả nước có hơn 131 nghìn hecta trồng chè với sản lượng hơn đạt hơn 160 nghìn tấn chè khô. Hiện nay, chè được trồng ở trên 30 tỉnh thành trong cả nước, tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc (cả về diện tích và sản lượng). Với lợi thế về Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
6 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học giống, đất đai và nguồn lao động, chè được xác định là ngành kinh tế chủ đạo ở các tỉnh trung du và miền núi nước ta [2, 6, 78] 1.1.2. Nguồn gốc và phân bố của cây chè Cho đến nay, nguồn gốc phát sinh chính xác của cây chè vẫn còn là đề tài tranh cãi của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, tất cả đều khẳng định rằng Đông Nam Á là quê hương khởi nguồn của cây chè. Theo Wight (1959), xuất phát điểm nguyên thủy của cây chè được cho là ở khoảng 29 độ vĩ Bắc và 98 độ kinh Đông, thuộc vùng thượng nguồn sông Irrawaddy- là vùng đất giao nhau giữa Assam, bắc Myanmar, tây nam Trung Quốc và Tây Tạng. Trong khi đó, trong một nghiên cứu công bố sớm hơn, Kingdon và Ward (1950) lại cho rằng xuất phát điểm của cây chè là ở đông nam Trung Quốc, vùng tiếp giáp với hai bang Mizoram và Meghalaya ở đông bắc Ấn Độ (tỉnh Vân Nam). Bởi vậy, các khu vực địa lý trên đều được xem như là nơi khởi nguồn và phát tán của chi Camellia nói chung (Sealy, 1958) [46, 47]. Khoảng 20 năm sau, trong những nghiên cứu phân loại cây chè dựa trên thành phần catechin, Djemukhatze (1961-1976) đã kết luận rằng thành phần catechin chủ yếu của các giống chè dại Việt Nam đơn giản và gần giống nhất với các giống chè mọc hoang dại từ cổ xưa. Từ đó ông đưa ra kết luận mới: nguồn gốc của cây chè chính là ở Việt Nam [1, 2, 78]. Các kết luận trên có được từ những nghiên cứu khác nhau và mặc dù chưa có một thống nhất cuối cùng về nguồn gốc thì ngày nay cây chè đã được phổ biến rãi tới nhiều quốc gia và vùng địa lý trên thế giới, trải rộng từ 45 độ vĩ Bắc đến 34 độ vĩ Nam, thích nghi với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau và khác xa với khu vực nguyên sản ban đầu (Đông Nam Á) (hình 1.1) Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
7 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học Hình 1.1: Các nước trồng chè dựa vào sản lượng được thống kê năm 2007. Vùng khoanh đỏ là khu vực khởi nguồn và cũng là vùng phân bố tự nhiên của cây chè. Châu Á: Ấn Độ, Bangladesh, Đài Loan, Hàn Quốc, Indonesisa, Iran, Malaysia, Myanmar, Nepal, Nhật Bản, Sri-Lanka, Trung Quốc, Việt Nam. Châu Phi: Burundi, Cameroon, Ethipoia, Kenya, Maritius, Mozambique, Nam Phi, Rwanda, Tanzania, Uganda, Zaire Nam Mỹ: Argentina, Brazil, Ecuador, Peru Châu Đại Dương: Australia, Papua-New Ghine Châu Âu: Thổ Nhĩ Kỳ, USSR Từ Trung Quốc, quốc gia biết đến chè đầu tiên, cây chè được du nhập vào Nhật Bản trong nửa đầu thế kỷ 8. Đến thế kỷ 17, ngành trồng chè mở rộng từ Nhật Bản sang Indonesia. Cây chè lần đầu tiên được trồng ở Srilanka vào năm 1839 từ những hạt giống chè mang đến từ Calcutta (Ấn Độ). Ở các nước thuộc Liên bang Xô Viết trước đây, ngành trồng chè bắt đầu khi hạt giống được nhập từ Trung Quốc vào khoảng cuối thế kỷ 19. Về sau, từ Liên bang Xô Viết, hạt giống chè được xuất khẩu sang Thổ Nhĩ Kỳ những năm 30- 40 của thế kỷ 20. Chè du nhập vào châu Âu năm 1740 thông qua công ty Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
8 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học Đông Ấn của đại úy Goff, nhưng những cây được trồng lưu giữ ở Vườn bách thảo Hoàng gia (Kew- tây nam London, Anh) đã không sống được (Sealy, 1958). Không lâu sau đó, vào năm 1768 nhà tự nhiên học John Ellis và một lái buôn người Anh đã du nhập và trồng thành công cây chè ở châu Âu (Aiton, 1789; Booth, 1830); từ đây, cây chè được du nhập vào các nước châu Phi vào cuối thế kỷ 19. Ngày nay, cây chè đã được trồng ở hơn 52 quốc gia trên toàn thế [47]. 1.1.3. Phân loại thực vật và đặc điểm hình thái của cây chè Carl Linnaeus (1707-1778)- nhà động-thực vật học người Thụy Điển- là người đầu tiên xây dựng hệ thống phân loại thực vật trong đó có cây chè. Trong cuốn sách “Các loài thực vật” (The Species of Plant) xuất bản năm 1753, Carl Linnaeus đã đề xuất chi Camellia thay cho Thea như trước đây để tưởng nhớ những đóng góp của Georg Kamel (tên Latin là Camellia ) đối với ngành thực vật học (Georg Kamel (?-1708) là một thầy tu dòng Jesuit người Czech đã có nhiều khám phá về thực vật trong thời gian truyền giáo ở các nước châu Á như Philippin, Trung Quốc..). Cũng trong cuốn sách này, Carl Linnaeus đã mô tả hai loài trong chi Camellia là cây chè Camellia sinensis (sinensis trong tiếng Latin có nghĩa là Trung Quốc- lúc đó được cho quê hương của cây chè) và cây chè (hoa) Camellia japonica. Đến năm 1958, trong cuốn chuyên khảo “A Revision of the Genus Camellia”, J. Robert Sealy đã hệ thống lại và định danh cho các loại thực vật liên quan tới chi Camellia đã được nhận dạng vào lúc đó. Ông phân chia chi Camellia ra 12 nhóm và mô tả đặc điểm hình thái của 87 loài [56]. Ngày nay, các nhà khoa học thừa nhận Camellia C. L. là một chi trong hệ thống phân loại thực vật và tên khoa học chính thức của cây chè là Camellia sinensis (L.) O. Kuntze (để tưởng nhớ nhà thực vật học người Đức Otto Carl Ernst Kuntze, 1843-1907) [16]. Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
9 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học Trong chi chè Camellia có đến hơn 100 loài khác nhau [80, 81], bao gồm những loài tự nhiên và lai tạo. Một số loài trong đó có giá trị dược liệu được sử dụng làm thuốc hoặc mỹ phẩm (Camellia kissii), làm cây cảnh trang trí (Camellia japonica, các loài hoa Trà, hoa hải đường Camellia amplexicaulis ở Việt Nam) hoặc là nguồn tách chiết tinh dầu (Camellia assimilis). Chỉ có duy nhất loài Camellia sinensis (L.) O. Kuntze (cây chè) là được sử dụng trong sản xuất và chế biến các loại chè làm đồ uống. Do có quá trình phân tán lâu dài giữa các vùng địa lý khác nhau cùng với những tác động của con người (lai tạo, chọn lọc) nên cây chè có sự đa dạng cả về hình thái và đặc điểm di truyền. Vì vậy mà hệ thống phân loại các giống chè còn nhiều điểm chưa được thống nhất. Các giống chè ở Việt Nam được khảo sát và phân loại từ khá sớm (những năm 30 của thế kỷ 20). Theo Nguyễn Ngọc Kính (1979), Deuss và Du Pasquire (trước đó là Cohen Stuart, 1919) dựa trên đặc điểm hình thái đã phân chia các giống chè (chủ yếu khảo sát ở Việt Nam, Trung Quốc) thành bốn thứ, bao gồm: [2, 6, 78]: • Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var. macrophylla) • Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var. bohea) • Chè Shan (Camellia sinensis var. Shan) • Chè Ấn Độ (Assam) (Camellia sinensis var. assamica) Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
10 Luận văn thạc sỹ công nghệ sinh học Hình 1.2: Phân bố tự nhiên các thứ chè theo Stuart (A) và Barua (B) Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội