Luận văn thạc sĩ đánh giá đa dạng di truyền quần thể của loài dầu nước dipterocarpus alatus roxb ex g don bằng chỉ thị phân tử ssr ssrs ở tỉnh đồng nai

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể loài Dầu Nước Dipterocarpus alatus tại Đồng Nai bằng chỉ thị phân tử SSR, cung cấp dữ liệu quan trọng cho bảo tồn.

• Tác giả: Mai Thị Nhung
• Người hướng dẫn: Th.S. Vũ Đình Duy
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Đánh Giá Đa Dạng Di Truyền Quần Thể Dipterocarpus Alatus Bằng SSR Tại Đồng Nai
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Đồng Nai

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Một số đặc điểm của loài Dầu nước
• 2.1.1. Phân loại khoa học
• 2.1.2. Đặc điểm sinh học – sinh thái
• 2.1.3. Vấn đề bảo tồn nguồn gen cây Dầu nước
• 2.2. Đa dạng di truyền quần thể thực vật
• 2.2.1. Khái niệm về đa dạng di truyền quần thể
• 2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến đa dạng di truyền
• 2.2.3. Một số chỉ thị phân tử sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền
• 2.2.3.1. Chỉ thị AFLP
• 2.2.3.2. Chỉ thị SSR
• 2.2.3.3. Chỉ thị RFLP
• 2.2.3.4. Chỉ thị RAPD
• 2.2.3.5. Chỉ thị ISSR
• 2.2.3.6. Sử dụng chỉ thị lục lạp trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật
• 2.2.4. Nghiên cứu trong và ngoài nước về đa dạng di truyền
• 2.2.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 3. PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Thiết bị, hóa chất và dụng cụ
• 3.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
• 3.5.1. Phương pháp tách chiết và tinh sạch DNA tổng số
• 3.5.2. Phương pháp điện di trên gel agarose 1%
• 3.5.3. Nhân bản DNA bằng kỹ thuật PCR
• 3.5.4. Phương pháp điện di sản phẩm PCR - SSR trên gel polyacrylamide 5%
• 3.6. Phân tích số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả khuếch đại trình tự SSR của 4 quần thể Dầu nước
• 4.2. Kết quả tách chiết DNA tổng số
• 4.3. Nhân bản DNA bằng kỹ thuật PCR - SSR và điện di sản phẩm PCR
• 4.4. Đa dạng di truyền quần thể và loài Dầu nước
• 4.4.1. Phân tích đa hình di truyền DNA các mẫu Dầu nước
• 4.4.2. Phân tích đa dạng di truyền quần thể và loài Dầu nước
• 4.5. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phục hồi loài
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Đánh giá di truyền quần thể Dipterocarpus alatus

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá di truyền quần thể Dipterocarpus alatus tại Đồng Nai bằng phương pháp SSR (Simple Sequence Repeat). Dipterocarpus alatus, hay còn gọi là Dầu nước, là loài cây có giá trị kinh tế và sinh thái cao, đang đối mặt với nguy cơ suy giảm do khai thác quá mức và mất môi trường sống. Việc sử dụng SSR giúp xác định mức độ đa dạng di truyền trong và giữa các quần thể, từ đó đưa ra các giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học hiệu quả.

1.1. Phương pháp SSR trong nghiên cứu di truyền

SSR (Simple Sequence Repeat) là một trong những chỉ thị phân tử hiệu quả nhất trong nghiên cứu di truyền thực vật. Phương pháp này dựa trên việc phân tích các trình tự lặp lại ngắn trong DNA, giúp xác định sự đa dạng và biến đổi di truyền giữa các cá thể. Trong nghiên cứu này, SSR được sử dụng để phân tích DNA của 45 mẫu Dipterocarpus alatus từ 4 quần thể khác nhau tại Đồng Nai. Kết quả cho thấy sự đa dạng di truyền cao, phản ánh khả năng thích nghi và tiến hóa của loài.

1.2. Đặc điểm di truyền của Dipterocarpus alatus

Dipterocarpus alatus có cấu trúc di truyền phức tạp, với sự đa dạng cao trong các quần thể tự nhiên. Nghiên cứu chỉ ra rằng các quần thể này có khả năng trao đổi gen thông qua thụ phấn chéo, nhưng cũng chịu ảnh hưởng bởi sự phân cắt môi trường sống. Đặc điểm di truyền của loài này được xác định thông qua các chỉ số như hệ số tương đồng và khoảng cách di truyền, giúp đánh giá mức độ biến đổi gen và nguy cơ suy giảm đa dạng di truyền.

II. Bảo tồn đa dạng di truyền và quản lý tài nguyên sinh vật

Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào đánh giá đa dạng di truyền mà còn đề xuất các giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên sinh vật hiệu quả. Dipterocarpus alatus là loài có giá trị kinh tế cao, nhưng đang bị đe dọa do khai thác quá mức và mất môi trường sống. Việc bảo tồn loài này cần kết hợp giữa bảo tồn nguyên vị và chuyển vị, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị của đa dạng sinh học.

2.1. Giải pháp bảo tồn nguyên vị

Bảo tồn nguyên vị là phương pháp bảo tồn loài trong môi trường sống tự nhiên của chúng. Đối với Dipterocarpus alatus, việc bảo vệ các khu rừng nhiệt đới tại Đồng Nai là yếu tố then chốt. Các biện pháp như hạn chế khai thác gỗ, phục hồi rừng và quản lý chặt chẽ các khu bảo tồn cần được thực hiện. Nghiên cứu cũng đề xuất việc thu thập hạt giống từ nhiều cây mẹ để đảm bảo đa dạng di truyền trong quá trình tái sinh rừng.

2.2. Giải pháp bảo tồn chuyển vị

Bảo tồn chuyển vị liên quan đến việc di chuyển các cá thể hoặc hạt giống của loài đến các khu vực an toàn hơn. Đối với Dipterocarpus alatus, việc trồng cây trong các vườn ươm và khu bảo tồn ex situ là cần thiết. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng các chỉ thị phân tử như SSR có thể giúp lựa chọn các cá thể có đặc điểm di truyền tốt nhất để nhân giống, từ đó duy trì và phát triển quần thể loài một cách bền vững.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng cả về mặt khoa học và thực tiễn. Về mặt khoa học, nó cung cấp cơ sở dữ liệu về đa dạng di truyền của Dipterocarpus alatus, giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc di truyền và khả năng thích nghi của loài. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu đưa ra các giải pháp cụ thể để bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên sinh vật, góp phần phát triển bền vững và nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị của đa dạng sinh học.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này là một trong những công trình đầu tiên sử dụng SSR để đánh giá đa dạng di truyền của Dipterocarpus alatus tại Đồng Nai. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc di truyền và sự biến đổi gen trong các quần thể loài, từ đó dự báo khả năng tồn tại và tiến hóa của loài trong tương lai. Đây là cơ sở quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về sinh thái học và bảo tồn đa dạng sinh học.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc quản lý tài nguyên sinh vật và bảo tồn đa dạng sinh học. Các giải pháp được đề xuất không chỉ giúp bảo vệ Dipterocarpus alatus mà còn góp phần phát triển kinh tế địa phương thông qua việc khai thác bền vững nguồn tài nguyên rừng. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị của đa dạng sinh học và sự cần thiết của việc bảo tồn các loài thực vật quý hiếm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Dầu nước hay còn gọi là Dầu rái (Dipterocarpus alatus Roxb. Don) là loài thuộc chi Dầu (Dipterocarpus), họ Dầu (Dipterocarpaceae) hiện chỉ phân bố ở miền trung và miền nam Việt Nam và mở rộng sang Campuchia, Lào, Myanmar, Philippines, Thái Lan và Ấn Độ [10]. Dầu nước là một loài đóng vai trò chủ đạo trong hệ sinh thái và kinh tế của khu rừng mưa vùng đất thấp tại phía Nam Việt Nam. Dầu nước đang được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và công nghiệp, chúng cũng được sử dụng như nguồn tinh dầu có giá trị.

Trong những năm gần đây, do giá trị thương mại và nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều của người dân địa phương đối với loài thực vật này nên chúng đang bị khai thác quá mức. Hơn nữa, do áp lực tăng trưởng kinh thế nên diện tích rừng đang ngày một suy giảm để phục vụ cho các mục đích khác nhau của con người.Theo các tiêu chí mới của IUCN 2013 [30] loài Dầu nước (Dipterocarpus alatus Roxb. Don) hiện được xếp ở bậc đe dọa ở mức độ nguy cấp vì có phân bố hẹp, số cá thể trưởng thành còn lại quá ít và chất lượng cây xấu, tái sinh tự nhiên ít, bị khai thác và chết dần vì môi trường sống bị xâm phạm và thu hẹp. Cũng vì lý do trên, tại Việt Nam loài này đang nằm trong sách đỏ Việt Nam năm 2007 ở mức độ nguy cấp[7].

Do có giá trị cao cả về mặt khoa học và kinh tế, vì vậy việc bảo tồn và phục hồi loài Dầu nước là yêu cầu cấp thiết đặt ra cho các nhà khoa học cũng như các nhà quản lý. Để góp phần đưa ra các giải pháp bảo tồn và phục hồi loài, đánh giá mức độ đa dạng di truyền quần thể loài Dầu nước có ý nghĩa quan trọng. Mức độ đa dạng di truyền không những chỉ ra khả năng tồn tại của loài ở hiện tại và tương lai, mà còn chỉ ra tiềm năng tiến hoá của loài. Hiện nay, có nhiều chỉ thị phân tử (RADP, RFLP, ISSR, SSR,.) đã được sử dụng trong các nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể và loài thực vật.

Trong đó, kỹ thuật SSR (SSRs) đã nhanh chóng trở thành kỹ thuật hữu hiệu và được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu. n 2 Với việc ứng dụng chỉ thị SSR để nghiên cứu sâu về đa dạng di truyền, đề tài “Đánh giá đa dạng di truyền quần thể cuả loài Dầu nước (Dipterocarpus alatus Roxb. Don) bằng chỉ thị phân tử SSR (SSRs) ở tỉnh Đồng Nai” được thực hiện. Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng kỹ thuật phân tử SSR để điều tra mức độ đa dạng di truyền trong và giữa các quần thể của loài Dầu rái (D.

alatus) sống tự nhiên tại tỉnh Đồng Nai và kết quả sẽ cung cấp các thông tin cần thiết cho việc đưa ra các giải pháp hữu hiệu để bảo tồn loài, phục hồi và sử dụng bền vững loài của cộng đồng dân cư địa phương. Mục tiêu nghiên cứu Hiểu rõ cơ chế làm xói mòn cấu trúc di truyền quần thể và loài dưới các tác động của con người. Mục đích nghiên cứu Xác định được mức độ xói mòn tính đa dạng di truyền quần thể và loài Dầu nước (Dipterocarpus alatus Roxb. Don) trong các điều kiện môi trường và kích thước quần thể khác nhau.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Là cơ sở ban đầu nghiên cứu di truyền quần thể và loài, dự báo sinh thái và kinh tế - xã hội để thống nhất lập ra các chiến lược bảo tồn loài bền vững. Góp phần quan trọng trong chiến lược bảo tồn, kết hợp chặt chẽ giữa quản lý quần thể và loài trong các hoạt động bảo tồn loài bằng chuyển vị và nguyên vị. Ý nghĩa thực tiễn Nâng cao kiến thức về bảo tồn đa dạng sinh học và giúp cho các nhà quản lý đưa ra các giải pháp bảo vệ giá trị đa dạng sinh học một cách hiệu quả nhất, cùng với người dân địa phương trong việc phục hồi nơi sống của các loài đang bị đe doạ và bảo tồn loài.

Góp phần tăng thu nhập của người dân địa phương liên quan đến bảo tồn hiệu quả giá trị đa dạng sinh học. n 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Một số đặc điểm của loài Dầu nước 2. Phân loại khoa học [10] Giới (regnum): Plantae Ngành (phylum): Angiospermae Lớp (class): Eudicots Bộ (order): Malvales Họ (familia): Dipterocarpaceae Chi (genus): Dipterocarpus Loài (species): alatus Hình 2.

Cây Dầu nước (Dipterocarpus alatus) tại Vườn quốc gia Cát Tiên, Đồng Nai n 4 2. Đặc điểm sinh học – sinh thái Cây gỗ lớn, thân trụ thẳng, phân cành muộn, cao 40-45m, đường kinh đạt tới 2m hay hơn. Vỏ lúc non dày, màu xám trắng; khi già mỏng, màu xám nâu, nứt dọc nhẹ. Cành màu nâu đỏ, có vết vòng lá kèm và có lông màu xám hay hung đỏ.

Dầu rái Dipterocarpus alatus roxb ex G.Don Lá đơn mọc cách, mặt trên màu xanh thẫm, nhẵn bóng, mặt dưới xanh nhạt có lông mịn, phiến lá hình bầu dục thuôn, kích thước 16-25x5-15cm, đầu nhọn, gốc tù hay hình tim. Ở cây non lá có lông, sau nhẵn; gân bên 18-31 đôi, nổi rõ ở mặt dưới, cuống lá dài 4 – 8cm, mảnh lá kèm bao chồi búp màu đỏ dài 15 – 20cm, rộng 2 - 4cm, phía ngoài có lông. Cụm hoa mọc ở nách lá, dạng chùm đơn, có lông, dài 10- 18cm, mang 6-8 hoa không cuống. Lá đài có ống dài 17mm, phía ngoài có 5 gờ dọc, cánh hoa màu hồng, nhẵn, dài 5cm, nhị nhiều (khoảng 30).

Quả có ống đài bao bọc toàn phần, dài 3-4cm, rộng 2,5-2,8cm, có 5 gờ lớn chạy dọc, khi non màu xanh; trên đầu mang các cánh do lá đài phát triển, với 2 cánh lớn dài 20- 23cm, rộng 3-4cm, có 3 gân gốc màu đỏ, khi già quà và cánh chuyển sang màu cánh dán. Quả gần hình cầu, có 5 cạnh nổi rõ, đừng kính 1-1,5 cm. Quả có 5 cánh đài nhẵn; hai cánh to, cánh dài từ 10-14 cm, rộng 1,5-2 cm, xếp song song, có màu n 5 đỏ tươi khi quả non và chuyển thành màu vàng khi quả chín già; 3 cánh nhỏ có kích thước 1,2-1,4 cm. Mỗi quả có 1 hạt.

Mùa quả chín là tháng 3-4 hàng năm, chín tập chung vào cuối tháng 3 đầu tháng 4 [10]. Nơi sống Dầu nước thường mọc thành từng đám còn gọi là các “láng dầu” hoặc dải rác ven sông suối, trong các khu rừng tự nhiên nhiệt đới. Cây thường mọc xen với các loài cây họ đậu như Gỗ đỏ (Afzelia xylocarpa), Gụ mật (Sindora cochinchinensis), các loài Cẩm lai (Dalbergia spp) và các loài cây lá rộng khác. Cây được sắp xếp vào nhóm có tăng trưởng trung bình, cây 45 tuổi đạt đường kính ngang ngực 0.62 cm/năm và chiều cao vút ngọn đạt 0.

Dầu nước có phân bố rộng khắp Đông Nam Á kéo suốt từ Indonesia, Malaixia, Philipin, Ấn Độ, Myanma, Thái Lan qua Lào và Căm-pu-chia sang Việt Nam. Các vùng có Dầu nước phân bố nhiều nhất ở Việt Nam là: - Lộc Ninh, Phước Long, Bù Đăng, Đồng Xoài (Bình Phước) - Vĩnh An, Tân Phú, Xuân Lộc (Đồng Nai) - Xuyên Mộc, Bình Châu – Phước Bửu, Côn Đảo (Bà Rịa – Vũng Tàu). - Vườn quốc gia Cát Tiên - Lâm Trường Tân Phú (Đồng Nai) - Khu bảo tồn Bình Châu – Phước Bửu (Bà Rịa – Vũng Tàu) - Vườn quốc gia Bù Gia Mập (Bình Phước) - Vườn quốc gia Yokdon (Đăk lăk) - Và rải rác trong các khu rừng nghèo, rừng phục hồi. Năm 2011, một quần thể cây Dầu rái quý hiếm, nguyên sinh và thuần chủng lớn nhất Việt Nam đã được phát hiện tại vươn quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng.

Cây Dầu rái phân bố trong rừng nhiệt đới ẩm ở Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam. Tại Việt Nam, loài cây này thường quần tụ dọc bờ sông và là câu chủ yếu tạo các khu rừng phục hồi dọc sông Đồng Nai và vườn quốc gia Cát Tiên. Công dụng Gỗ Dầu nước sử dụng nhiều trong công nghiệp và xây dựng như: n 6 - Làm cột - Ván - Đồ dùng gia dụng - Chế biến ván ép - Ván sàn Nhựa Dầu nước được khai thác làm sơn véc – ni, trát xuồng. Ngoài ra cây Dầu nước có dáng đẹp nên còn được trồng làm cây cảnh quan đường phố, cây bóng mát, trong công viên.

Vấn đề bảo tồn nguồn gen cây Dầu nước Đối với chương trình bảo tồn nguồn gen, đa dạng di truyền ở các loài cây họ Dầu có thể được duy trì trong rừng thông qua thu hái hạt giống. Khi so sánh với các loài cây lá kim, chúng ta thấy có những khác biệt cần được quan tâm. Cây lá kim thường tạo thành các quần thụ lớn và thụ phấn nhờ gió, nên khi thu hái hạt, thường chỉ thu hái hạt của 5 cây mẹ cho mỗi vùng là đủ vì nó đảm bảo đa dạng di truyền thông qua thụ phấn chéo nhờ gió với nguồn phấn hoa rất phong phú. Ngược lại, cây họ Dầu cho thấy có một tỷ lệ các cây không thụ phấn chéo và thụ phấn giữa hai cây mẹ gần nhau vì côn trùng thường quen thụ phấn cho các cây trong cùng khu vực trước mà chưa thể bay đi xa.

Do vậy, đa dạng di truyền nằm trong lượng hạt thu thập được chưa đủ đại diện cho cả quần thể như các loài cây lá kim. Để bảo tồn ex situ cây họ Dầu, nên thu hái hạt từ nhiều cây mẹ cách xa nhau. Đa dạng di truyền quần thể thực vật 2. Khái niệm về đa dạng di truyền quần thể Đa dạng di truyền là tập hợp tất cả các gen khác nhau của tất cả các cá thể thực vật, động vật, nấm và vi sinh vật.

Đa dạng di truyền tồn tại trong một loài và giữa các loài khác nhau. Đa dạng di truyền là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá thể trong cùng một loài và giữa các loài khác nhau; là sự đa dạng về gen có thể di truyền được trong một quần thể hoặc giữa các quần thể. Qua đó, sự đa dạng của các biến dị có thể di truyền trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã được biểu hiện. Vì vậy, đa dạng di truyền chính là biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp n 7 bazo cơ bản, thành phần của axit nucleic, tạo thành mã di truyền.

Đa dạng di truyền giúp cho các loài sinh vật đảm bảo sự sinh sản, chống chịu với bệnh tật và khả năng thích nghi với điều kiện môi trường luôn thay đổi.