ĐẶT VẤN ĐỀ Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A. ex Benth) là những loài cây trồng rừng chủ lực trong chiến lược phát triển rừng đến năm 2020 bởi khả năng sinh trưởng nhanh, thích nghi tốt và gỗ của chúng được sử dụng với nhiều mục đích: gỗ xẻ (đồ mộc, gỗ xây dựng, sàn nhà.), giấy và năng lượng. Kỹ thuật chỉ thị phân tử ADN (DNA- based markers) đã và đang là một công cụ hữu ích để đánh giá đa dạng di truyền, nghiên cứu về tổ chức genome, bản đồ liên kết (linkage maps) và mức độ tiến hóa của nhiều loài cây rừng (Ahujia, 2001). Nhiều loại chỉ thị ADN đã được sử dụng trong những nghiên cứu này như RFLP (Đa hình chiều dài các đoạn cắt giới hạn), RAPD (Đa hình chiều dài các đoạn cắt giới hạn), minisatellites (chỉ thị vệ tinh) và microsatellites (chỉ thị vi vệ tinh hay chỉ thị SSR).Trong đó, chỉ thị SSR được sử dụng trong nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cho nhiều loài cây lâm nghiệp (Jeffrey et al.
2000; Wang et al. Hơn thế nữa, chỉ thị SSR cũng được ứng dụng trong nghiên cứu quản lý hệ thống rừng giống, vườn giống như nghiên cứu tỷ lệ giao phấn chéo, di cư gen, nhiễm phấn từ bên ngoài, nhầm lẫn trong rừng trồng, xác định bố mẹ lai giống và xác định phả hệ cho nhiều loài cây như keo, bạch đàn, thông. Các nghiên cứu sử dụng chỉ thị SSR trong đánh giá đa dạng di truyền một số loài keo trên thế giới đã được tiến hành và có những kết quả nhất định. Nhưng việc sử dụng các chỉ thị này tại Việt Nam cho cả 2 loài Keo tai tượng và Keo lá tràm còn có nhiều hạn chế, đặc biệt là với Keo lá tràm.
Do khả năng khuyếch đại của các mồi SSR trên các loài keo này là tương đối khác nhau, các chỉ thị có thể hoạt động tốt trên Keo tai tượng nhưng lại không hoạt động cho Keo lá tràm hoặc ngược lại. Một hạn chế nữa là số lượng chỉ thị SSR ở các nghiên cứu trước đây chưa nhiều nên có thể kết quả đem lại không lớn. Vì thế, 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn việc xác định các chỉ thị SSR có tính đa hình có thể khuếch đại trong phản ứng PCR cho hai loài Keo tai tượng và Keo lá tràm sẽ mang lại nhiều ý nghĩa. Từ các cơ sở trên, đề tài “Chọn lọc một số chỉ thị SSR có mức độ đa hình cao phục vụ đánh giá đa dạng di truyền Keo tai tượng (Acacia mangium Willd.) và Keo lá tràm (Acacia auriculiformis A.
ex Benth)” được đề xuất tiến hành. Đề tài nằm trong khuôn khổ đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu chọn giống Keo lai sinh trưởng nhanh bằng chỉ thị phân tử” thuộc chương trình cải thiện một số loài keo đang được triển khai tại Viện Nghiên cứu Giống và CNSH Lâm nghiệp giai đoạn 2012 - 2016. Việc thực hiện đề tài sẽ là cơ sở xác định được sự khác biệt di truyền cho một số giống keo. Từ việc đánh giá đa dạng này có thể đưa ra định hướng chọn tạo giống phù hợp cho các quần thể chọn giống.
Ví dụ: thu hái hạt, chọn lọc bố mẹ cho lai giống nếu quần thể có mức đa dạng di truyền cao hoặc bổ sung nguồn gen bên ngoài nếu mức độ đa dạng thấp. Ngoài ra, việc chọn lọc các mồi có tính đa hình cao với Keo lá tràm và Keo tai lượng có thể làm cơ sở cho chọn lọc các mồi đa hình với Keo lai (cây lai tự nhiên giữa Keo lá tràm và Keo tai tượng). Từ đó, kết hợp phân tích mối tương quan giữa tính trạng kiểu hình trên hiện trường và dữ liệu về mặt di truyền được xác định bởi kỹ thuật “finger printing” có thể xác định được mối tương quan giữa chúng cũng như xác định nguồn gốc di truyền của đối tượng (quần thể, cá thể) nghiên cứu để chọn lọc được những chỉ thị phân tử liên quan đến tính trạng sinh trưởng nhanh với Keo lai và cặp bố mẹ lai tốt nhất (Keo tai tượng và Keo lá tràm) cho con lai sinh trưởng nhanh. 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.
Tổng quan về đối tƣợng nghiên cứu Chi keo (Acacia) là một chi thuộc phân họ Trinh nữ (Mimosoideae), họ Đậu (Legumimosae). Chi keo bao gồm 1381 loài có phân bố rộng ở Châu Á và châu Đại Dương. Riêng Australia có khoảng 850 loài keo, trong đó có hàng trăm loài có lá giả (Maslin, 2003) [34]. Ở Việt Nam có gần 20 loài keo được thử nghiệm gây trồng, Trong đó, Keo lá tràm và Keo tai tượng là những loài có khả năng thích nghi cao, sinh trưởng nhanh nên được đưa vào trồng phổ biến (Lê Đình Khả, 1999) [19].
Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) là loại cây gỗ nhỏ đến trung bình, thường chỉ cao 8-20m, ở điều kiện thuận lợi có thể cao 25 đến 30m. Loài cây này phân cành thấp, tán rộng (Verdcourt (1979) [35]. Vỏ cây có rạn dọc, màu nâu xám, đường kính có thể lên tới 80cm với đoạn thẳng dài, cành nhỏ, tự tỉa cành tốt. Hoa tự dạng bông đuôi sóc, tràng hoa màu vàng.
Quả khô hình xoắn, khi chín tự nứt để phát tán hạt. Hạt nhỏ, màu nâu đen (Verdcourt, 1979) [35]. Keo lá tràm phân bố tự nhiên ở nhiều nơi như ven biển Indonesia, vùng sa mạc nửa khô hạn Papua New Guinea, ở trung tâm và đông bắc Australia. Phạm vi phân bố nằm ở các vĩ độ 5-170o Nam, độ cao phân bố có thể lên đến 400 m nhưng thường phổ biến ở độ cao dưới 100m.
Keo lá tràm thường gặp ở vùng khí hậu nóng ẩm tới cận ẩm, nhiệt độ bình quân 22-24oC, lượng mưa thay đổi từ 760mm-2000mm, nơi không có băng giá và sương muối (Turnbull, 1997) [34]. Trong những điều kiện thuận lợi về khí hậu, lượng mưa bình quân >2000mm, đất đai tốt thì Keo lá tràm sinh trưởng mạnh ở tuổi 10-12 cao từ 15- 18m đường kính 15-20cm và năng suất có thể đạt được 20-25m3/ha/năm tuy 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn nhiên trên những vùng đất bạc màu bị xói mòn thì năng suất chỉ đạt 8- 10m3/ha/năm điều này giống với năng suất rừng trồng Keo lá tràm quảng canh ở nước ta hiện nay. Về giá trị sử dụng Keo lá tràm, bên cạnh tính năng thích hợp với các công trình xây dựng như làm đồ gia dụng, bàn, ghế …thì trong công nghệ sản xuất bột giấy Keo lá tràm có tính chất gỗ tương đương với Bạch đàn (Chomcharn, 1986) [34]. Soetrisno (1990) [34] còn cho rằng Keo lá tràm còn có thể ghép vào những cây có tỉ trọng gỗ cao, sợi ngắn, thành phần lignin thấp, cho thành phần bột giấy có tính chất phù hợp với sản phẩm giấy có chất lượng cao.
Ở nước ta hiện nay, Keo lá tràm được sử dụng làm nguyên liệu giấy sợi, gỗ xây dựng, gỗ chống lò, đóng đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ. Do có vân đẹp và màu phù hợp nên còn được gọi là “Cẩm lai giả” (Lê Đình Khả, 2003) [9]. Keo tai tượng (Acacia mangium) Keo tai tượng (Acacia mangium) có chiều cao biến động từ 7m đến 30m, đường kính từ 25-35cm, đôi khi trên 50cm. Thân thẳng, vỏ có màu nâu xám đến nâu, xù xì, có vết nứt dọc.
Hoa tự hình bông dài gần bằng lá, mọc lẻ hoặc tập trung 2-4 hoa tự ở nách lá. Hoa đều, lưỡng tính có màu trắng nhạt hoặc màu kem, cây 18-24 tháng tuổi đã có thể ra hoa nhưng ra hoa nhiều nhất vào tuổi 4-5, mùa hoa chính thường vào tháng 6-7 (Lê Mộng Chân, 2000) [3].Quả đậu, dẹt, mỏng, khi già khô vỏ quả cong xoắn lại. Hạt hình trái xoan, màu đen và bóng, vỏ dày, cứng, có dính giải màu đỏ vàng, một kg hạt có từ 52. Rễ phát triển mạnh cả rễ cọc và rễ bàng, đầu rễ cám có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cộng sinh có khả năng cố định đạm [3].
Diện tích rừng trồng Keo tai tượng ngày càng tăng lên trong những năm gần đây. Trung Quốc, Ấn Độ và Malaysia, Indonesia là nước trồng Keo tai tượng nhiều nhất thế giới diện tích khoảng 1,2 triệu ha. Ở Việt Nam, trong giai đoạn 2006-2011, diện tích Keo tai tượng được trồng trên toàn quốc đạt khoảng 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www. Mặc dù số liệu thống kê chưa đầy đủ cho tất cả các tỉnh nhưng kết quả tổng hợp thấy rằng Keo tai tượng được trồng ở hầu hết các vùng trong cả nước.
Các vùng có diện tích Keo tai tượng lớn là vùng Đông Bắc (106,131ha), vùng Trung tâm (108,698ha) và vùng Bắc Trung bộ (199,771ha). Các vùng có diện tích trồng nhỏ hơn là Tây Nguyên (1,616 ha) và Tây Bắc (22,371ha), (Tổng cục Lâm nghiệp, 2011) [17]. Sinh trưởng của Keo tai tượng ở một số vùng sinh thái với nhiều dạng lập địa sinh trưởng rất khác nhau. Năng suất của Keo tai tượng khi trồng thâm canh ở Gia Lai đạt 21,24m3/ha/năm, nhưng khi trồng quảng canh thì năng suất chỉ đạt 11,50m3/ha/năm.
Còn khi trồng bán thâm canh thì năng suất rất khác nhau giữa các địa điểm trồng và biến động trong khoảng từ 7,34 đến 15,75m 3/ha/năm (Nguyễn Huy Sơn, 2004) [14]. Các nghiên cứu về chọn tạo giống các loài Keo tại việt Nam đã được tiến hành từ những năm 1980, với rất nhiều các nghiên cứu về tính chất gỗ, khả năng sinh trưởng, năng suất cho Keo lá tràm và Keo tai tượng. Song có rất ít nghiên cứu ở mức độ phân tử, đặc biệt là nghiên cứu về chỉ thị vệ tinh với các loài keo này. Tổng quan về chỉ thị SSR 1.
Khái niệm chỉ thị SSR Chỉ thị SSR (chỉ thị vi vệ tinh hay microsatelites) là kĩ thuật khuếch đại các đoạn trình tự đơn giản (2-6 nucleotit) do Lit và Luty giới thiệu năm 1989 khi nghiên cứu genome một số sinh vật phát hiện ra những đoạn ADN có chiều dài khác nhau phân bố một cách ngẫu nhiên mà trình tự của nó bao gồm các nhóm nucleotit lặp lại một cách có trình tự (Bùi Chí Bửu, 1999) [2]. 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.vn Sequence microsatellite Chiều Điện di Hình 1. Chỉ thị SSR (http. Tính chất của chỉ thị SSR Chỉ thị SSR có ở bộ gen thực vật thấp hơn 5 lần so với động vật có vú.
Ước tính tần số xuất hiện chỉ thị SSR từ 3,3kb ở lúa mạch đến 1,2Mb ở cà chua. Trung bình sự xuất hiện chỉ thị SSR là 21,2kb ở thực vật hai lá mầm và 64,5kb ở thực vật một lá mầm (Wang, 1994) [6].