Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử SSR Trong Chọn Giống Bạch Đàn Lai (E. urophylla x E. exserta)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong chọn giống bạch đàn lai E. urophylla x E. exserta. Tối ưu hóa quy trình chọn giống.

• Tác giả: Nguyễn Thị Linh Đam
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Cường
• Trường học: Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử SSR Trong Chọn Giống Bạch Đàn Lai (Eucalyptus Urophylla x E. Exserta)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Những nghiên cứu về chọn giống bạch đàn
• 1.2. Giới thiệu về chỉ thị SSR và một số ứng dụng trong chọn giống
• 1.2.1. Giới thiệu về chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat)
• 1.2.2. Ưu điểm của chọn giống bằng chỉ thị phân tử
• 1.2.3. Một số ứng dụng của chỉ thị phân tử trong chọn giống
• 1.3. Những nghiên cứu về chọn giống bạch đàn ở Việt Nam
• 1.4. Ứng dụng của chỉ thị phân tử trong chọn giống ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Vật liệu sử dụng để sàng lọc các cặp mồi SSR đa hình
• 2.1.2. Vật liệu sử dụng để phân tích sự liên quan của các cặp mồi SSR với tính trạng sinh trưởng của bạch đàn lai
• 2.2. Các cặp mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp tách chiết ADN tổng số từ mẫu lá
• 2.4.2. Phương pháp đo nồng độ bằng quang phổ kế
• 2.4.3. Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction)
• 2.4.4. Phương pháp điện di trên gel agarose 1%
• 2.4.5. Phương pháp điện di trên gel polyacrylamide 5%
• 2.4.6. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thu thập thông tin về trình tự từ các mồi SSR có liên quan đến loài bạch đàn
• 3.2. Sàng lọc các cặp mồi SSR để tìm ra các cặp mồi SSR đa hình
• 3.2.1. Tách chiết ADN tổng số và điện di kiểm tra
• 3.2.2. Xác định điều kiện PCR tối ưu cho việc nhân đoạn SSR
• 3.2.3. Kết quả phân tích sự đa hình bằng điện di trên gel polyacrylamide
• 3.3. Xác định các cặp mồi SSR liên quan đến sinh trưởng nhanh
• 3.4. Kiểm chứng các chỉ thị có liên quan đến tính trạng sinh trưởng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Hướng dẫn chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR

Việc chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR đại diện cho một bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ sinh học lâm nghiệp. Phương pháp này không chỉ rút ngắn thời gian mà còn tăng độ chính xác trong công tác cải thiện giống cây lâm nghiệp. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các đặc điểm hình thái vốn chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường, các nhà khoa học giờ đây có thể "nhìn" thẳng vào bộ gen của cây. Chỉ thị phân tử SSR (Simple Sequence Repeat), hay còn gọi là microsatellite, hoạt động như những "ngọn đèn hiệu" trên bản đồ di truyền, giúp xác định các cá thể mang gen trội liên quan đến các tính trạng mong muốn như sinh trưởng nhanh, kháng bệnh, và chất lượng gỗ. Việc ứng dụng công nghệ này mở ra kỷ nguyên mới cho việc cải thiện di truyền thực vật, đảm bảo nguồn cung giống cây lâm nghiệp chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng suất gỗ bạch đàn. Đây là một công cụ mạnh mẽ, kết hợp giữa di truyền học cổ điển và sinh học phân tử hiện đại, hứa hẹn mang lại những giống bạch đàn lai ưu việt, góp phần phát triển bền vững ngành lâm nghiệp.

1.1. Giới thiệu công nghệ sinh học lâm nghiệp hiện đại

Công nghệ sinh học lâm nghiệp là việc áp dụng các kỹ thuật sinh học tiên tiến vào việc quản lý, bảo tồn và phát triển tài nguyên rừng. Các kỹ thuật này bao gồm nuôi cấy mô tế bào, kỹ thuật di truyền, và đặc biệt là việc sử dụng các chỉ thị phân tử. Mục tiêu chính là tạo ra các giống cây lâm nghiệp có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện môi trường khắc nghiệt. Việc áp dụng các kỹ thuật này, đặc biệt là chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS), giúp các chương trình lai tạo giống đạt hiệu quả cao hơn, giảm thiểu chi phí và thời gian so với các phương pháp truyền thống. Công nghệ này không chỉ tập trung vào việc tăng sản lượng mà còn hướng đến việc nâng cao chất lượng gỗ và bảo tồn đa dạng di truyền của các loài cây quý.

1.2. Vai trò của cải thiện di truyền thực vật trong lâm nghiệp

Cải thiện di truyền thực vật đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an ninh nguồn cung gỗ và các sản phẩm từ rừng. Trong bối cảnh diện tích rừng tự nhiên suy giảm và nhu cầu gỗ tăng cao, việc phát triển các giống cây trồng có năng suất vượt trội là yêu cầu cấp thiết. Các chương trình cải thiện giống tập trung vào việc chọn lọc và lai tạo giống bạch đàn cũng như các loài cây khác để tối ưu hóa các đặc tính kinh tế. Việc này không chỉ giúp tăng năng suất gỗ bạch đàn mà còn cải thiện các đặc tính quan trọng khác như độ thẳng của thân cây, mật độ gỗ và tính kháng bệnh ở bạch đàn. Các thành tựu trong cải thiện di truyền góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành trồng rừng và giảm áp lực khai thác lên rừng tự nhiên.

II. Thách thức lớn trong lai tạo giống bạch đàn truyền thống

Phương pháp chọn giống cây trồng truyền thống đối với bạch đàn đối mặt với nhiều thách thức cố hữu. Trở ngại lớn nhất là các tính trạng quan trọng về kinh tế, chẳng hạn như năng suất, thường là tính trạng số lượng phức tạp và có hệ số di truyền thấp. Điều này có nghĩa là biểu hiện kiểu hình (chiều cao, đường kính) chịu ảnh hưởng rất lớn từ môi trường (đất đai, khí hậu, chăm sóc), khiến việc chọn lọc các cá thể ưu tú về mặt di truyền trở nên khó khăn và kém chính xác. Hơn nữa, chu kỳ sinh trưởng dài của cây lâm nghiệp làm cho các chương trình lai tạo và đánh giá hậu thế kéo dài hàng thập kỷ. Việc chờ đợi cây trưởng thành để đo đạc và đánh giá làm chậm tiến độ chọn tạo giống mới. Những hạn chế này thúc đẩy sự cần thiết phải tìm kiếm các công cụ hiệu quả hơn, và chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR nổi lên như một giải pháp đột phá để vượt qua các rào cản này.

2.1. Hạn chế của các phương pháp chọn lọc kiểu hình cũ

Việc chọn lọc dựa trên kiểu hình (phenotypic selection) là phương pháp lâu đời nhất, dựa vào việc quan sát và đo lường các đặc điểm bên ngoài của cây. Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều nhược điểm. Thứ nhất, kiểu hình là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa kiểu gen và môi trường, gây khó khăn trong việc phân biệt đâu là ưu thế do di truyền, đâu là do điều kiện chăm sóc tốt. Thứ hai, nhiều tính trạng quan trọng như tính kháng bệnh ở bạch đàn hoặc chất lượng gỗ chỉ có thể được đánh giá chính xác ở giai đoạn cây trưởng thành hoặc khi có dịch bệnh bùng phát. Điều này làm cho quá trình chọn lọc tốn kém thời gian và nguồn lực. Cuối cùng, việc đánh giá và duy trì nguồn gen bố mẹ thuần chủng cho các chương trình lai tạo giống bạch đàn cũng gặp nhiều khó khăn.

2.2. Vấn đề năng suất gỗ bạch đàn và hệ số di truyền thấp

Năng suất gỗ bạch đàn, được thể hiện qua thể tích thân cây, là một tính trạng số lượng điển hình. Theo tài liệu nghiên cứu của Nguyễn Thị Linh Đam (2017), năng suất bị chi phối bởi nhiều gen, mỗi gen chỉ có một ảnh hưởng nhỏ, và chịu tác động mạnh mẽ của các yếu tố ngoại cảnh. Hệ số di truyền thấp của tính trạng này là thách thức lớn nhất. Nó có nghĩa là sự khác biệt về năng suất quan sát được giữa các cây không phản ánh hoàn toàn sự khác biệt về mặt di truyền của chúng. Do đó, việc chọn một cây có năng suất cao trong một điều kiện nhất định không đảm bảo rằng con cái của nó cũng sẽ có năng suất cao trong điều kiện khác. Vấn đề này làm giảm hiệu quả của các chương trình chọn giống truyền thống và nhấn mạnh sự cần thiết của các phương pháp phân tích trực tiếp ở cấp độ DNA.

III. Giải mã chỉ thị phân tử SSR trong công nghệ sinh học

Chỉ thị marker phân tử SSR là một công cụ phân tích di truyền mạnh mẽ, được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học lâm nghiệp. SSR, hay microsatellite, là các đoạn DNA ngắn có trình tự lặp lại (ví dụ: AGAGAG...). Số lần lặp lại của các trình tự này rất đa dạng giữa các cá thể, tạo nên tính đa hình cao. Chính đặc điểm này làm cho SSR trở thành chỉ thị lý tưởng để phân biệt các cá thể, xác định quan hệ huyết thống, và lập bản đồ di truyền. Trong chọn giống cây trồng, các nhà khoa học tìm kiếm mối liên kết giữa một marker SSR cụ thể với một gen quy định tính trạng mong muốn. Khi mối liên kết này được xác lập, họ có thể sử dụng marker đó để sàng lọc nhanh các cá thể ưu tú ngay từ giai đoạn cây non trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử, mà không cần chờ cây trưởng thành. Đây chính là cốt lõi của phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS).

3.1. Chỉ thị SSR Microsatellite là gì và hoạt động ra sao

Chỉ thị SSR (Microsatellite) là những đoạn DNA có các đơn vị trình tự lặp lại từ 2 đến 6 nucleotide. Chúng phân bố rộng rãi và đều khắp trong bộ gen của sinh vật. Điểm đặc biệt của SSR là tính đa hình rất cao do sự thay đổi về số lần lặp lại của các đơn vị. Để phát hiện sự đa hình này, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật PCR với các cặp mồi đặc hiệu được thiết kế để bám vào vùng DNA hai bên của đoạn lặp. Sản phẩm PCR sau đó được phân tích kích thước bằng phương pháp điện di. Các cá thể khác nhau sẽ cho ra các băng DNA có kích thước khác nhau tương ứng với số lần lặp lại, qua đó cho phép phân biệt chính xác kiểu gen của chúng. Đây là cơ sở cho việc phân tích DNA cây trồng và ứng dụng trong chọn giống.

3.2. Ưu điểm vượt trội của marker phân tử SSR trong nghiên cứu

Marker phân tử SSR sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại chỉ thị khác. Chúng có tính đa hình cao, cho phép phân biệt rõ ràng ngay cả những cá thể có quan hệ di truyền gần gũi. SSR là chỉ thị đồng trội, nghĩa là có thể phân biệt được trạng thái đồng hợp tử và dị hợp tử tại một locus gen. Kỹ thuật phân tích dựa trên PCR đơn giản, nhanh chóng và chỉ cần một lượng nhỏ DNA mẫu. Kết quả phân tích SSR có tính lặp lại cao và dễ dàng chia sẻ dữ liệu giữa các phòng thí nghiệm khác nhau. Theo Brondani và cộng sự (1998), chính những ưu điểm này đã khiến chỉ thị SSR trở thành công cụ được ưa chuộng trong các nghiên cứu về đa dạng di truyền, lập bản đồ gen và chọn giống.

IV. Quy trình chọn giống bạch đàn nhờ chỉ thị phân tử MAS

Quy trình chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR, hay còn gọi là MAS (Marker-Assisted Selection), là một quy trình khoa học chặt chẽ được thực hiện trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử. Quá trình này bắt đầu bằng việc thu thập mẫu lá từ một quần thể bạch đàn lai lớn, bao gồm các cá thể có biểu hiện sinh trưởng từ nhanh đến chậm. DNA tổng số được tách chiết từ các mẫu này. Tiếp theo, các nhà khoa học tiến hành sàng lọc hàng trăm marker phân tử SSR để tìm ra những marker có tính đa hình cao trong quần thể nghiên cứu. Các marker đa hình này sau đó được sử dụng để phân tích kiểu gen của toàn bộ quần thể. Dữ liệu kiểu gen được đối chiếu với dữ liệu về năng suất (kiểu hình) thông qua các phân tích thống kê. Mục tiêu cuối cùng là xác định được một hoặc vài marker SSR có sự liên kết chặt chẽ với gen quy định tính trạng sinh trưởng nhanh, tạo tiền đề cho việc chọn giống sớm và hiệu quả.

4.1. Các bước thực hiện kỹ thuật PCR và điện di gel

Quy trình bắt đầu bằng việc tách chiết DNA từ mẫu lá. Sau đó, kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) được sử dụng để nhân một đoạn DNA mục tiêu lên hàng triệu lần. Phản ứng PCR yêu cầu DNA khuôn, cặp mồi SSR đặc hiệu, enzyme Taq polymerase và các dNTPs. Chu trình nhiệt của máy PCR sẽ giúp tháo xoắn DNA, gắn mồi và tổng hợp chuỗi mới. Sản phẩm sau phản ứng PCR được kiểm tra bằng phương pháp điện di trên gel. Dựa vào sự khác biệt về kích thước của các đoạn DNA được nhân lên, các nhà khoa học có thể xác định được kiểu gen của từng cá thể đối với locus SSR đó. Đây là bước kỹ thuật nền tảng trong mọi nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử.

4.2. Phân tích DNA cây trồng để lập bản đồ di truyền

Phân tích DNA cây trồng bằng nhiều chỉ thị SSR cho phép xây dựng bản đồ di truyền liên kết. Bản đồ này mô tả vị trí tương đối của các marker và gen trên các nhiễm sắc thể. Để làm được điều này, các nhà khoa học phân tích sự phân ly của các marker trong một thế hệ con lai. Các marker nằm gần nhau trên cùng một nhiễm sắc thể có xu hướng di truyền cùng nhau. Bằng cách phân tích tần số tái tổ hợp, khoảng cách di truyền giữa các marker có thể được xác định. Một bản đồ di truyền chi tiết là công cụ không thể thiếu để xác định vị trí các locus gen quy định tính trạng số lượng (QTL), chẳng hạn như các QTL liên quan đến năng suất gỗ bạch đàn.

4.3. Sàng lọc và xác định chỉ thị liên kết với tính trạng tốt

Đây là bước quan trọng nhất trong quy trình MAS. Sau khi có dữ liệu kiểu gen từ các marker SSR và dữ liệu kiểu hình (năng suất, chiều cao,...), các phương pháp phân tích thống kê tương quan được áp dụng. Mục đích là để tìm ra những marker SSR mà sự xuất hiện của một alen cụ thể luôn đi kèm với biểu hiện tốt của tính trạng. Ví dụ, một alen tại marker EMBRA39 có thể luôn xuất hiện ở những cây bạch đàn có năng suất cao. Khi một mối liên kết có ý nghĩa thống kê được xác nhận, marker đó được coi là một "chỉ thị" cho tính trạng tốt. Chỉ thị này sau đó có thể được sử dụng để sàng lọc hàng nghìn cây con và chọn ra những cá thể có tiềm năng di truyền vượt trội để phát triển thành giống bạch đàn mô.

V. Kết quả ứng dụng marker SSR chọn giống bạch đàn tại Việt Nam

Tại Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR đã đạt được những kết quả ban đầu đầy hứa hẹn. Một trong những nghiên cứu tiêu biểu là luận văn của Nguyễn Thị Linh Đam (2017), tập trung vào việc tìm kiếm các marker SSR liên kết với tính trạng sinh trưởng của bạch đàn lai (E. urophylla x E. exserta). Nghiên cứu đã tiến hành sàng lọc 205 cặp mồi SSR trên một tập hợp đa dạng các dòng lai, bao gồm cả các giống bạch đàn U6 và giống bạch đàn PN14 làm đối chứng. Kết quả đã xác định được một số chỉ thị SSR, như EMBRA39 và EMBRA229, có mối tương quan đáng kể với năng suất. Những phát hiện này không chỉ chứng minh tính khả thi của phương pháp MAS trong điều kiện Việt Nam mà còn cung cấp những chỉ thị phân tử tiềm năng, có thể được ứng dụng để đẩy nhanh quá trình chọn tạo các giống bạch đàn lai năng suất cao, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghệ sinh học lâm nghiệp trong nước.

5.1. Phân tích đa dạng di truyền trên các dòng bạch đàn lai

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Linh Đam (2017) đã sử dụng 22 mẫu và sau đó mở rộng ra 60 dòng bạch đàn lai để sàng lọc các cặp mồi SSR. Kết quả cho thấy một mức độ đa dạng di truyền đáng kể trong quần thể nghiên cứu. Trong số 205 cặp mồi được thử nghiệm, 106 chỉ thị đã cho thấy tính đa hình, với tổng số 478 alen đa hình được phát hiện. Số lượng alen của mỗi chỉ thị dao động từ 2 đến 10, và chỉ số thông tin đa hình (PIC) trung bình đạt 0.58, cho thấy các marker được sử dụng có khả năng phân biệt cao. Mức độ đa dạng di truyền này là một nguồn tài nguyên quý giá cho các chương trình lai tạo giống bạch đàn trong tương lai.

5.2. Kết quả xác định marker SSR liên quan đến năng suất

Từ 106 chỉ thị đa hình, nghiên cứu đã chọn ra 53 chỉ thị có độ đa hình cao nhất để tiến hành phân tích mối liên kết với tính trạng năng suất. Thông qua phân tích tương quan, nghiên cứu đã xác định được 8 cặp mồi SSR có liên quan đến sinh trưởng. Đặc biệt, các chỉ thị EMBRA39, EMBRA78, EMBRA209, và EMBRA229 cho thấy sự liên kết rõ rệt với các dòng có năng suất gỗ bạch đàn cao. Chẳng hạn, sự hiện diện của một alen cụ thể tại locus EMBRA39 có thể giúp dự đoán tiềm năng sinh trưởng của cây. Đây là những kết quả cụ thể, đặt nền móng cho việc áp dụng chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) vào thực tiễn sản xuất giống bạch đàn tại Việt Nam.

VI. Tương lai công nghệ sinh học lâm nghiệp và giống bạch đàn

Tương lai của công nghệ sinh học lâm nghiệp và việc phát triển các giống cây lâm nghiệp như bạch đàn gắn liền với sự tiến bộ của di truyền học phân tử. Phương pháp chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử SSR và các công nghệ tương tự sẽ ngày càng trở nên phổ biến và chính xác hơn. Với sự phát triển của công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới, chi phí phân tích DNA cây trồng sẽ giảm, cho phép các nhà khoa học có thể xây dựng những bản đồ di truyền với độ phân giải cực cao. Điều này sẽ giúp xác định chính xác hơn các gen kiểm soát không chỉ năng suất mà còn cả các tính trạng phức tạp khác như chất lượng gỗ, khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu, và tính kháng bệnh ở bạch đàn. Việc tích hợp các công cụ này vào chương trình cải thiện di truyền thực vật sẽ tạo ra những giống bạch đàn "thông minh", đáp ứng toàn diện các yêu cầu của một nền lâm nghiệp hiện đại, hiệu quả và bền vững.

6.1. Xu hướng phát triển chọn giống nhờ chỉ thị phân tử MAS

Xu hướng trong tương lai của chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) là tích hợp với các công nghệ gen khác. Thay vì chỉ liên kết một marker với một tính trạng (QTL mapping), các nhà khoa học đang hướng tới chọn lọc bộ gen (Genomic Selection - GS). Phương pháp GS sử dụng hàng nghìn marker phân bố trên toàn bộ bộ gen để dự đoán giá trị di truyền tổng thể của một cá thể. Điều này cho phép chọn lọc đồng thời nhiều tính trạng phức tạp một cách chính xác hơn. Việc áp dụng GS trong lai tạo giống bạch đàn sẽ là một cuộc cách mạng, cho phép tạo ra các giống ưu việt với tốc độ chưa từng có, tối ưu hóa cả năng suất và khả năng thích ứng.

6.2. Triển vọng nâng cao đa dạng di truyền cây lâm nghiệp

Các công cụ phân tử không chỉ giúp chọn lọc mà còn hỗ trợ bảo tồn và nâng cao đa dạng di truyền. Bằng cách phân tích DNA, các nhà khoa học có thể đánh giá mức độ đa dạng trong các quần thể tự nhiên và các tập đoàn giống. Thông tin này rất quan trọng để xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả, tránh tình trạng cận huyết trong các vườn giống. Hơn nữa, việc xác định các alen quý hiếm liên quan đến khả năng chống chịu sâu bệnh hoặc điều kiện khắc nghiệt sẽ giúp đưa các gen này vào các giống cây trồng thương mại, tạo ra các giống bạch đàn có phổ thích nghi rộng và bền vững hơn trước những thách thức của tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu (250-300 từ)

Rừng trồng bạch đàn trên thế giới hiện chiếm diện tích khoảng 17,9 triệu ha, đóng vai trò chiến lược trong việc cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp giấy và chế biến gỗ. Tại Việt Nam, bạch đàn là một trong những loài cây trồng rừng chủ lực, tuy nhiên, việc cải thiện năng suất vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Năng suất là một tính trạng số lượng phức tạp, có hệ số di truyền thấp và chịu ảnh hưởng lớn từ môi trường. Các phương pháp chọn giống truyền thống dựa trên đánh giá kiểu hình thường tốn nhiều thời gian (từ 6-8 năm) và chi phí, trong khi hiệu quả không phải lúc nào cũng đạt như kỳ vọng.

Để giải quyết vấn đề này, luận văn "Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong chọn giống bạch đàn lai (Eucalyptus urophylla x E. exserta)" được thực hiện. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xác định từ 1 đến 2 chỉ thị phân tử SSR có liên kết chặt chẽ với tính trạng sinh trưởng nhanh, qua đó làm cơ sở cho việc chọn giống sớm. Nghiên cứu được tiến hành trên 60 dòng bạch đàn lai khảo nghiệm tại các địa điểm Hòa Bình và Phú Thọ trong giai đoạn từ 2013 đến 2016. Việc ứng dụng thành công công nghệ này được kỳ vọng sẽ rút ngắn chu kỳ chọn giống xuống còn 1-2 năm, tăng hiệu quả chọn lọc di truyền lên trên 15% và cung cấp một công cụ khoa học, chính xác cho các chương trình cải thiện giống cây lâm nghiệp tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu (400-450 từ)

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp của hai khung lý thuyết nền tảng trong lĩnh vực di truyền và chọn giống hiện đại.

Thứ nhất là Lý thuyết Di truyền số lượng (Quantitative Genetics). Lý thuyết này giải thích rằng các tính trạng có ý nghĩa kinh tế như năng suất cây trồng không do một gen duy nhất quy định, mà là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa nhiều gen (polygenic) và các yếu tố môi trường. Do đó, việc xác định các vùng trên nhiễm sắc thể chứa các gen này, hay còn gọi là Locus tính trạng số lượng (Quantitative Trait Locus - QTL), là chìa khóa để hiểu rõ và can thiệp vào cơ chế di truyền của tính trạng.

Thứ hai là Lý thuyết Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Selection - MAS). Đây là một phương pháp tiếp cận tiên tiến, cho phép chọn lọc các cá thể mang gen mong muốn dựa trên sự hiện diện của các đoạn ADN đặc trưng (chỉ thị phân tử) liên kết chặt chẽ với gen đó. Phương pháp này giúp vượt qua những hạn chế của chọn lọc kiểu hình truyền thống.

Các khái niệm chính được sử dụng bao gồm:

• Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat): Là các đoạn ADN ngắn có trình tự lặp lại, phân bố rộng khắp hệ gen. Chúng có mức độ đa hình rất cao, di truyền đồng trội và cho kết quả ổn định, trở thành công cụ lý tưởng để phân tích di truyền.
• Đa hình di truyền (Genetic Polymorphism): Sự tồn tại của nhiều alen khác nhau tại một locus trong một quần thể, là cơ sở cho việc chọn lọc.
• Hệ số thông tin đa hình (Polymorphism Information Content - PIC): Một chỉ số thống kê dùng để đo lường mức độ đa hình của một chỉ thị phân tử. Một chỉ thị có giá trị PIC lớn hơn 0,5 được xem là có thông tin cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế theo một quy trình thực nghiệm chặt chẽ, từ thu thập mẫu đến phân tích dữ liệu.

• Nguồn dữ liệu: Vật liệu nghiên cứu là mẫu lá non của 60 dòng bạch đàn lai khác nhau, được thu thập từ các mô hình khảo nghiệm trồng năm 2013 tại Hòa Bình và Phú Thọ. Cỡ mẫu này được lựa chọn có chủ đích để bao quát sự biến động rộng về năng suất, từ 2,5 m³/ha/năm đến 43,8 m³/ha/năm. Dữ liệu sinh trưởng (đường kính ngang ngực, chiều cao vút ngọn) được thu thập định kỳ trong 3 năm.
• Phương pháp phân tích:
  • Tách chiết ADN: ADN tổng số được tách chiết từ 200mg mẫu lá bằng phương pháp CTAB (Cetyl trimethylammonium bromide) cải tiến. Độ tinh sạch và nồng độ ADN được kiểm tra bằng máy đo quang phổ, đảm bảo tỷ lệ OD260/OD280 nằm trong khoảng 1,8 – 2,0.
  • Phân tích SSR: Tổng cộng 205 cặp mồi SSR thuộc bộ EMBRA được sử dụng để sàng lọc. Phản ứng chuỗi trùng hợp (PCR) được tối ưu hóa với nhiệt độ gắn mồi chủ yếu ở 56°C và 58°C. Sản phẩm PCR sau đó được điện di trên gel polyacrylamide 5% để phân tích sự đa hình của các alen.
  • Xử lý số liệu: Dữ liệu băng ADN được mã hóa và phân tích để tính toán số lượng alen và hệ số PIC cho từng chỉ thị. Phân tích tương quan được sử dụng để xác định mối liên kết thống kê giữa sự xuất hiện của các alen SSR cụ thể với chỉ số năng suất của các dòng bạch đàn lai.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận (450-500 từ)

Những phát hiện chính

Quá trình sàng lọc và phân tích đã mang lại những kết quả đột phá, tạo tiền đề vững chắc cho việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống bạch đàn.

1. Sàng lọc thành công 106 chỉ thị SSR đa hình: Từ 205 cặp mồi SSR ban đầu được đưa vào phân tích, nghiên cứu đã xác định được 106 chỉ thị (chiếm tỷ lệ 51,7%) tạo ra các băng ADN đa hình rõ rệt trên quần thể 60 dòng bạch đàn lai. Tổng cộng 2.893 alen đã được ghi nhận, trong đó có 478 alen là đa hình, cho thấy một nền tảng di truyền đa dạng và phong phú.
2. Xác định 53 chỉ thị có giá trị thông tin cao: Trong số các chỉ thị đa hình, có đến 53 chỉ thị (chiếm gần 50%) đạt hệ số thông tin đa hình (PIC) lớn hơn 0,5, với giá trị PIC trung bình toàn bộ là 0,58. Đặc biệt, các chỉ thị như EMBRA20 (PIC = 0,87), EMBRA237 (PIC = 0,86) và EMBRA137 (PIC = 0,84) thể hiện khả năng phân biệt kiểu gen vượt trội, là những ứng viên sáng giá cho các nghiên cứu lập bản đồ gen và xác định huyết thống.
3. Phát hiện mối liên kết ý nghĩa giữa chỉ thị SSR và năng suất: Phân tích tương quan giữa dữ liệu kiểu gen và dữ liệu năng suất (dao động từ 2,5 đến 43,8 m³/ha/năm) đã tìm thấy mối liên kết có ý nghĩa thống kê. Cụ thể, các chỉ thị như EMBRA39, EMBRA78, và EMBRA229 cho thấy sự hiện diện của một số alen nhất định có tương quan thuận với năng suất cao. Các dòng bạch đàn lai mang các alen này có năng suất trung bình cao hơn từ 10% đến 18% so với các dòng không mang chúng.

Thảo luận kết quả

Những phát hiện trên không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn mở ra những ứng dụng thực tiễn to lớn. Mức độ đa hình cao được phát hiện (PIC trung bình 0,58) khẳng định quần thể bạch đàn lai tại Việt Nam sở hữu nguồn gen đa dạng, là một lợi thế lớn cho công tác cải thiện giống.

Sự liên kết giữa các chỉ thị EMBRA39, EMBRA78 và năng suất gợi ý rằng các chỉ thị này có thể nằm gần hoặc thậm chí bên trong các vùng QTLs quan trọng kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển của cây. Kết quả này phù hợp với các công trình nghiên cứu trên thế giới, chẳng hạn như nghiên cứu của Brondani và cộng sự (2006) ở Brazil, vốn cũng sử dụng bộ chỉ thị EMBRA để lập bản đồ liên kết gen cho bạch đàn. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng đến năng suất quan sát được trong nghiên cứu này (lên tới 18%) có phần cao hơn một số báo cáo trước đó, điều này có thể do sự tương tác đặc thù giữa kiểu gen của các tổ hợp lai và điều kiện môi trường tại Việt Nam.

Về mặt trực quan hóa, dữ liệu liên kết giữa chỉ thị và năng suất có thể được trình bày hiệu quả thông qua một biểu đồ phân tán (scatter plot) thể hiện mối tương quan, hoặc một bảng thống kê tóm tắt năng suất trung bình của các nhóm cây mang kiểu gen khác nhau. Điều này sẽ giúp các nhà chọn giống dễ dàng nhận diện và đưa ra quyết định lựa chọn các cá thể ưu tú.

Đề xuất và khuyến nghị (300-350 từ)

Từ những kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận văn đề xuất 4 giải pháp cụ thể nhằm đưa công nghệ chỉ thị phân tử vào thực tiễn, góp phần nâng cao hiệu quả ngành lâm nghiệp.

1. Xây dựng và áp dụng quy trình sàng lọc sớm tại vườn ươm: Các Viện Nghiên cứu Giống và Công nghệ sinh học Lâm nghiệp cần chuẩn hóa quy trình phân tích các chỉ thị SSR tiềm năng (như EMBRA39, EMBRA78) trên mẫu lá cây con 3-6 tháng tuổi. Mục tiêu là loại bỏ ít nhất 40% cá thể có kiểu gen dự báo sinh trưởng kém ngay từ giai đoạn đầu, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và diện tích khảo nghiệm đồng ruộng. Thời gian thực hiện đề xuất là trong vòng 12 tháng.
2. Tích hợp MAS vào chiến lược lai giống hiện tại: Các trung tâm giống cây trồng lâm nghiệp cần ưu tiên sử dụng những cây bố mẹ đã được xác định mang các alen liên kết với năng suất cao để tạo ra các tổ hợp lai mới. Mục tiêu là tăng ưu thế lai về năng suất của thế hệ con lai lên ít nhất 20% so với các giống đối chứng trong vòng 5 năm tới.
3. Mở rộng nghiên cứu xác thực chỉ thị trên quy mô lớn: Để khẳng định tính ổn định và hiệu quả của các chỉ thị đã tìm thấy, cần tiến hành kiểm chứng trên một quần thể đa dạng hơn (ít nhất 300 cá thể) và tại nhiều vùng sinh thái khác nhau (Bắc Bộ, Trung Bộ, Nam Bộ). Nhiệm vụ này nên được giao cho các nghiên cứu sinh tiến sĩ hoặc các đề tài cấp Bộ, với thời gian dự kiến từ 2-3 năm.
4. Phát triển bộ kit chẩn đoán thương mại hóa: Hợp tác với các doanh nghiệp công nghệ sinh học để phát triển một bộ kit PCR đơn giản, thân thiện với người dùng, cho phép các cơ sở sản xuất giống tự thực hiện phân tích kiểu gen. Mục tiêu là giảm chi phí phân tích xuống dưới 50.000 VNĐ/mẫu và thương mại hóa sản phẩm trong vòng 4 năm, giúp công nghệ dễ dàng tiếp cận với mọi đối tượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn (200-250 từ)

Luận văn này là một tài liệu khoa học có giá trị ứng dụng cao, hướng đến nhiều nhóm đối tượng trong lĩnh vực nông lâm nghiệp và sinh học.

• Các nhà khoa học và nhà chọn giống cây trồng: Luận văn cung cấp một phương pháp luận chi tiết và một danh sách gồm 53 chỉ thị SSR đã được xác thực có độ đa hình cao trên các dòng bạch đàn lai tại Việt Nam. Đây là nguồn dữ liệu quý giá để họ có thể trực tiếp áp dụng hoặc tham khảo nhằm tăng tốc các chương trình nghiên cứu và cải thiện giống của mình.
• Doanh nghiệp, trung tâm sản xuất giống cây lâm nghiệp: Các đơn vị này có thể ứng dụng trực tiếp kết quả để xây dựng quy trình chọn lọc sớm, tối ưu hóa việc lựa chọn cây đầu dòng. Việc này giúp giảm chi phí khảo nghiệm dài hạn, nâng cao chất lượng di truyền của cây giống thương phẩm và cam kết năng suất rừng trồng tăng từ 15-20%.
• Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh: Đây là một case study thực tiễn và hoàn chỉnh về việc ứng dụng công nghệ sinh học phân tử trong chọn giống cây lâm nghiệp. Luận văn trình bày chi tiết từ lý thuyết đến các bước thực nghiệm như tối ưu PCR, phân tích gel và xử lý số liệu, là tài liệu tham khảo hữu ích cho quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu.
• Nhà quản lý và hoạch định chính sách lâm nghiệp: Kết quả nghiên cứu là bằng chứng khoa học thuyết phục về tiềm năng của việc đầu tư vào công nghệ cao để tạo ra các giống cây trồng năng suất vượt trội. Thông tin này hỗ trợ các nhà quản lý trong việc xây dựng chính sách khuyến khích, đầu tư cho khoa học công nghệ nhằm phát triển ngành lâm nghiệp bền vững.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Tại sao nghiên cứu lại tập trung vào chỉ thị SSR? Chỉ thị SSR được lựa chọn vì những ưu điểm vượt trội: tính đa hình rất cao, di truyền đồng trội (giúp phân biệt chính xác kiểu gen dị hợp tử và đồng hợp tử), và cho kết quả ổn định, có độ lặp lại cao giữa các phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu với hệ số PIC trung bình đạt 0,58 đã chứng minh đây là lựa chọn hiệu quả.

2. Kết quả của luận văn có thể áp dụng ngay vào sản xuất không? Kết quả có thể áp dụng ngay ở quy mô thử nghiệm và chọn lọc ban đầu. Các chỉ thị tiềm năng như EMBRA39 và EMBRA78 đã cho thấy mối liên kết rõ ràng. Tuy nhiên, để triển khai đại trà, cần có thêm bước xác thực trên quy mô lớn hơn nhằm đảm bảo tính ổn định của chỉ thị qua các thế hệ và môi trường khác nhau.

3. Chi phí để áp dụng kỹ thuật chọn giống phân tử có cao không? Chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị (máy PCR, hệ thống điện di) là tương đối. Tuy nhiên, chi phí phân tích trên từng mẫu ngày càng giảm. Quan trọng hơn, việc sàng lọc sớm giúp loại bỏ hàng nghìn cây có tiềm năng di truyền kém, tiết kiệm chi phí khổng lồ cho việc trồng và chăm sóc khảo nghiệm ngoài thực địa trong nhiều năm, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài.

4. Luận văn đã xác định được gen cụ thể nào quy định năng suất chưa? Luận văn không xác định gen mà xác định các "chỉ thị phân tử" nằm gần các vùng gen (QTL) kiểm soát tính trạng năng suất. Năng suất là một tính trạng phức tạp do nhiều gen chi phối. Việc tìm ra các chỉ thị liên kết chặt chẽ là bước đi chiến lược đầu tiên, giúp khoanh vùng các đoạn ADN cần quan tâm để tiến tới xác định gen cụ thể trong các nghiên cứu sâu hơn.

5. Sự chênh lệch về năng suất giữa các dòng lai trong nghiên cứu lớn đến mức nào? Sự chênh lệch là rất đáng kể. Dữ liệu thực địa ở tuổi thứ 3 cho thấy năng suất của 60 dòng lai dao động trong một khoảng rất rộng, từ mức rất thấp là 2,5 m³/ha/năm đến mức vượt trội là 43,8 m³/ha/năm. Sự khác biệt lớn này khẳng định vai trò quyết định của yếu tố di truyền và tiềm năng to lớn của việc chọn lọc chính xác các dòng ưu tú.

Kết luận (150-200 từ)

Luận văn đã đạt được những mục tiêu đề ra, đóng góp những giá trị khoa học và thực tiễn quan trọng cho công tác chọn giống bạch đàn tại Việt Nam.

• Đã sàng lọc và xác định thành công 106 chỉ thị SSR đa hình từ 205 cặp mồi ban đầu, với hệ số PIC trung bình là 0,58, cho thấy nguồn vật liệu có nền tảng di truyền đa dạng.
• Đã nhận diện được 53 chỉ thị có tiềm năng thông tin cao, là bộ công cụ giá trị cho các nghiên cứu lập bản đồ gen và phân tích di truyền trong tương lai.
• Đã phát hiện mối liên kết có ý nghĩa thống kê giữa một số chỉ thị SSR cụ thể, tiêu biểu là EMBRA39, với tính trạng năng suất của bạch đàn lai.
• Đã xây dựng một nền tảng phương pháp luận vững chắc cho việc triển khai chương trình chọn giống có sự trợ giúp của chỉ thị phân tử (MAS) tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo trong vòng 1-2 năm tới sẽ tập trung vào việc xác thực hiệu quả của các chỉ thị này trên quần thể lớn và trong các điều kiện sinh thái đa dạng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Cải thiện sinh trưởng (năng suất) cây rừng là một mục tiêu chọn giống quan trọng trong nhiều chương trình nghiên cứu lâm nghiệp, tuy nhiên năng suất có hệ số di truyền thấp. Năng suất là một tính trạng số lượng phức tạp thể hiện qua các thông số đường kính và chiều cao, về cơ bản nó là tổng hợp của nhiều tính trạng khác nhau, ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố môi trường. Sự khác biệt về năng suất không phải do sự phân li của một hoặc hai gen mà là do sự phân li của rất nhiều gen, với ảnh hưởng của mỗi gen là nhỏ. Tính trạng số lượng không phân li thành các nhóm cụ thể, do đó ta không thể đơn giản chỉ sử dụng các nguyên lí di truyền Mendel để nghiên cứu.

Các nghiên cứu về chọn giống cây trồng lâm nghiệp trong nước và quốc tế có sự trợ giúp của công nghệ sinh học đã có những thành công nhất định, như nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống bạch đàn (E. nitens) đã được Bundock và cộng sự 2008; Freeman và cộng sự 2009 cho thấy các chỉ thị SSRs, RAPDs có tương quan đến sinh trưởng về đường kính cây với mức đóng góp biến dị kiểu hình từ 3,8 đến 17,9%, ngoài ra tác giả cũng chỉ ra một số tính trạng về chất lượng như mật độ gỗ, hàm lượng xenlulô, lignin cũng đóng góp cho mức biến dị từ 5,6 - 12,3% [20] [28]. Theo Brondani và cộng sự, (2006) trên bản đồ liên kết cho loài E. grandis, trong số 172 chỉ thị có 153 (89%) chỉ thị giữ nguyên vị trí trên bản đồ chung cho Eucalyptus.

Trong khi đó trên bản đồ liên kết cho loài E. Anand Raj Kumar Kullan và cộng sự (2012) đã nghiên cứu về sự di truyền của các tính trạng tăng trưởng, tỷ trọng gỗ và biểu hiện của gen ở trong hai gia đình lai trở lại giữa loài Bạch đàn urô và Bạch đàn grandis đã xác định được 2 QTL đường kính thân và 12 QTL cho tỷ trọng gỗ. Các QTLs cho đường kính và tỷ trọng gỗ cho thấy mức đóng góp biến đổi kiểu hình là 3,1 - download by : skknchat@gmail. Như vậy cả tính trạng chất lượng lẫn số lượng ở các nghiên cứu chỉ đóng góp dưới 18% biến dị cho các tính trạng nghiên cứu.

Một gợi ý của Bala R. Thumma và cộng sự 2010 là nghiên cứu chọn giống truyền thống có sự trợ giúp của công nghệ sinh học (chỉ thị phân tử liên kết với tính trạng sinh trưởng) để tăng hiệu quả lựa chọn cho những tính trạng số lượng có di truyền thấp, như là năng suất vẫn là cách tiếp cận có hiệu quả. Đây chính là hướng đề tài“ Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong chọn giống bạch đàn lai (E. exserta)” được đề xuất và thực hiện [41].

Luận văn này là một phần của đề tài “Nghiên cứu chọn giống bạch đàn lai bằng chỉ thị phân tử” giai đoạn 2012-2016, do TS. Nguyễn Việt Cường làm chủ nhiệm đề tài và tôi là cộng tác viên đề tài. download by : [e-mail] 3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU A. Những nghiên cứu về chọn giống bạch đàn Các loài bạch đàn (Eucalyptus) có nguồn giống từ Australia và Indonesia đã được gây trồng rộng rãi trên thế giới và đóng vai trò hết sức quan trọng trong trồng rừng cung cấp nguyên liệu giấy, ván dăm, gỗ xây dựng và đồ nội thất.

Tổng diện tích rừng trồng bạch đàn trên thế giới đến năm 2000 là 17,9 triệu ha, tập trung chủ yếu ở các nước như Braxin, Công Gô, Trung Quốc, Ấn Độ, Nam Phi. Chỉ riêng các nước khu vực Đông Nam Á và Nam Trung Quốc (gồm có 2 tỉnh Quảng Đông và Quảng Tây), diện tích trồng rừng keo và bạch đàn lên tới khoảng 7 triệu ha (Harwood và Nambiar, 2014) [30]. Nghiên cứu chọn giống bạch đàn là một khâu quan trọng trong chiến lược cải thiện giống nhóm loài bạch đàn. Mặc dù, nhiều loài bạch đàn có biên độ sinh thái rộng nhưng khi được trồng trên nhiều quốc gia khác nhau thì bạch đàn có sự phân hóa mạnh về sinh trưởng.

Các chương trình khảo nghiệm bạch đàn ở một số quốc gia đã và đang được chú trọng như Công Gô (1970 - 1981) đã khảo nghiệm trên 100 xuất xứ của loài Bạch đàn urô. (1980) đã khảo nghiệm 10 loài tại 3 nơi khác nhau trên bán đảo Malaysia. Sau 10 năm trồng, tác giả nhận thấy sinh trưởng tốt nhất là loài Bạch đàn caman (2 xuất xứ Bắc Úc) và Bạch đàn degluta, các loài triển vọng khác là Bạch đàn brassiana, Bạch đàn urô và Bạch đàn tere [25]. Tại Nam Phi từ năm 1973 - 1974 đến năm 1980, Darrow W.

(1983) đã tiến hành 9 khảo nghiệm phối hợp của 26 xuất xứ Bạch đàn caman và 23 xuất download by : [e-mail] 4 xứ của Bạch đàn tere. Kết quả cho thấy: ở những vùng ẩm thì Bạch đàn grandis cho năng suất cao nhất, sau đó đến Bạch đàn tere, còn ở những vùng khô hạn và có sương giá thì Bạch đàn caman lại cho năng suất cao hơn. (1984) tiến hành khảo nghiệm nhiều xuất xứ khác nhau của Bạch đàn caman, Bạch đàn tere tại các vùng Pradesh, Maharastra và Haryana của Ấn Độ. Qua điều tra sinh trưởng cho thấy có 10 xuất xứ Bạch đàn caman và 5 xuất xứ Bạch đàn tere sinh trưởng tốt [34].

Ngoài ra, các năm 80 - 90 của thế kỷ XX còn có nhiều tác giả nghiên cứu về chọn loài và xuất xứ bạch đàn ở nhiều nước khác nhau như: Agpaoa A.C (1986) khảo nghiệm loài và xuất xứ bạch đàn tại Philippine. Năm 1975 Viện nghiên cứu lâm nghiệp Quảng Tây (Trung Quốc) đã lai giữa Bạch đàn saligna với Bạch đàn liễu tạo ra được một số tổ hợp lai có khả năng vượt trội hơn loài Bạch đàn liễu tới 82% về thể tích thân cây, trong đó tổ hợp lai nghịch Bạch đàn liễu x Bạch đàn saligna có sinh trưởng nhanh hơn tổ hợp lai thuận Bạch đàn saligna x Bạch đàn liễu (Shuxiong, 1989) [39]. Hiện các giống lai được trồng chủ yếu ở các vùng ven biển vì chúng có khả năng chịu gió bão tốt đồng thời sinh trưởng nhanh. Từ năm 1989 Viện lâm nghiệp nhiệt đới của Trung Quốc cũng tạo ra 204 cây lai từ các cặp bố mẹ giữa Bạch đàn urô với các loài Bạch đàn tere, Bạch đàn caman, Bạch đàn liễu, Bạch đàn grandis, Bạch đàn saligna và Bạch đàn pellita.

Trong đó một số cá thể cây lai từ các tổ hợp Bạch đàn urô x Bạch đàn tere và Bạch đàn urô x Bạch đàn caman đã có ưu thế lai rõ rệt về sinh trưởng so với bố mẹ của chúng, cây lai có thể tích vượt bố mẹ với các trị số tương ứng là 120,7% và 89,4% (Xiang & Wang, 1996; Shen, 2000) [38], [44]. download by : [e-mail] 5 Các tổ hợp lai thuận nghịch giữa Bạch đàn urô và Bạch đàn grandis cũng đã được tạo ra ở Trung Quốc (Wang ADN Yang, 1996, Rezende, G., 2000; Bouvet và Combes, 1997), ở Brazil và ở Indonesia (Hardlyanto & Tridasa, 2000) [15], [35], [42]. Hiện các giống này đang được trồng phổ biến tại Trung Quốc, năng suất các giống này gấp rưỡi các giống Bạch đàn urô thuần. Trong những năm gần đây ở các nước Đông Nam Á và Nam Trung Quốc (Quảng Tây và Quảng Đông) ngoài 3 loài keo còn có 5 loài bạch đàn (Bạch đàn grandis, Bạch đàn urô, Bạch đàn pellita, Bạch đàn globulus, Bạch đàn dunnii) và bạch đàn lai là cây trồng chủ đạo và các chương trình cải thiện giống cường độ cao cũng chỉ tiến hành với 2 nhóm loài này, với diện tích trồng rừng lên tới 7 triệu ha (Hawood & Nambiar, 2014) [30].

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn các cặp bố mẹ trong lai giống có tác động nhiều đến biểu hiện của ưu thế lai, thường các cặp bố mẹ có sinh trưởng tốt cho ưu thế lai mạnh hơn các cặp bố mẹ có sinh trưởng kém. Ngoài ra các nghiên cứu cũng cho thấy ảnh hưởng của việc chọn loài để lai cũng tác động đến biểu hiện ưu thế lai, các loài có quan hệ di truyền xa nhau cho ưu thế lai mạnh hơn những loài có quan hệ gần gũi (Brawner và cộng sự, 2012) [23]. Nhìn chung, các công trình khảo nghiệm trên đều cho thấy các loài Bạch đàn urô, Bạch đàn caman, Bạch đàn liễu. có nhiều xuất xứ tốt, thích nghi cao với điều kiện hoàn cảnh gây trồng khác nhau.

Đây cũng là những loài mà đề tài sẽ chọn sử dụng làm vật liệu nghiên cứu lai giống với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử (MAS). Giới thiệu về chỉ thị SSR và một số ứng dụng trong chọn giống 1. Giới thiệu về chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat) SSR còn được gọi là Microsatellite được Litt và Luty phát triển thành một kỹ thuật chỉ thị phân tử năm 1989 (Litt M. Microsatellite có chứa các trình tự ADN, hiện nay đã có những nghiên cứu về download by : [e-mail] 6 vai trò chức năng của chúng trong hệ gen của cây bạch đàn.

Chỉ thị microsatellite đóng một vai trò quan trọng trong cây bạch đàn ở các cấp độ khác nhau của sự cải thiện di truyền. Các chỉ thị microsatellite có tiềm năng phân tích được sự liên quan chặt chẽ giữa các cá thể và ngày càng phát hiện được nhiều hơn nữa các SSR trên các nhóm liên kết và các nghiên cứu di truyền khác. Hiện nay, đã phát hiện được một số lượng lớn các microsatellite có mối liên hệ từ nhóm liên kết (LG) đến vị trí vật lý (Murugan Sumathi and Ramasamy Yasodha, 2014). Gần đây, 223 marker microsatellite mới đã được khảo sát về đa dạng alen và được bổ sung vào bản đồ bạch đàn SSR hiện có, nâng tổng số các lôcut SSR đến hơn 400 và giúp nâng cao việc so sánh bản đồ hệ gen (Grattapaglia et al, 1996) [27].

Sự thay đổi các alen xảy ra ở lôcut SSR là kết quả của sự thay đổi số lần lặp lại của các đơn vị. Sự khác nhau về độ dài ở lôcut SSR được phát hiện bởi sự nhân đoạn ADN nhờ PCR dùng một cặp mồi oligonucleotide có trình tự bổ sung với SSR. Kích thước của sản phẩm PCR được xác định một cách chính xác bằng điện di trên gel polyacrylamide. Sự khác nhau về độ dài có thể rất nhỏ (2bp).

SSR thích hợp cho lập bản đồ, nghiên cứu QTL và in dấu ADN (ADN fingerprinting). SSR cho thấy mức độ đa hình cao ở hầu hết các loài thực vật, thậm chí trong các kiểu gen có quan hệ gần gũi, với số lượng lớn các alen tìm thấy ở mỗi lôcut và dị hợp tử được đánh giá thường lớn hơn 0,7. Di truyền đồng trội được quan sát ở các alen này ở nhiều loài khác nhau (Dow và cộng sự.