Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể bách xanh tự nhiên calocedrus macrolepis kurz ở tây nguyên001

Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể bách xanh Calocedrus macrolepis Kurz tự nhiên tại Tây Nguyên phục vụ bảo tồn và phát triển bền vững.

• Tác giả: Lê Thị Quỳnh
• Người hướng dẫn: PGS. Đinh Thị Phòng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Quần Thể Bách Xanh Tự Nhiên (Calocedrus Macrolepis Kurz) Ở Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu tổng quát về loài Bách xanh
• 1.2. Vị trí phân loại Bách xanh
• 1.3. Một số đặc điểm sinh học chính và giá trị bảo tồn loài Bách xanh
• 1.4. Tình hình phân bố Bách xanh ở Việt Nam
• 1.5. Tính đa dạng di truyền giữa các quần thể thực vật
• 1.5.1. Khái niệm về quần thể thực vật
• 1.5.2. Tính đa dạng di truyền của quần thể thực vật
• 1.6. Một số kỹ thuật sinh học phân tử thường được dùng trong nghiên cứu đa dạng di truyền ở thực vật
• 1.6.1. Kỹ thuật isozyme
• 1.6.2. Kỹ thuật RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
• 1.6.3. Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
• 1.6.4. Kỹ thuật AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)
• 1.6.5. Kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeat)
• 1.6.6. Kỹ thuật ISSR (Inter Simple Sequence Repeat)
• 1.7. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về đa dạng di truyền ở thực vật
• 2. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp tách chiết DNA tổng số từ 70 mẫu Bách xanh
• 2.4.2. Phương pháp nhân bản PCR
• 2.4.3. Phương pháp phân tích số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số loài Bách xanh
• 3.2. Tính đa dạng di truyền quần thể loài Bách xanh ở Tây Nguyên phân tích với chỉ thị ISSR
• 3.3. Tính đa hình DNA của 70 mẫu Bách xanh với chỉ thị ISSR
• 3.4. Đa dạng di truyền của 3 quần thể Bách xanh phân tích với chỉ thị ISSR
• 3.5. Mối quan hệ di truyền giữa 70 mẫu Bách xanh phân tích với chỉ thị ISSR
• 3.6. Nhận xét chung kết quả phân tích đa dạng di truyền quần thể Bách xanh với chỉ thị ISSR
• 3.7. Tính đa dạng di truyền quần thể loài Bách xanh ở Tây Nguyên phân tích với chỉ thị SSR
• 3.8. Tính đa hình DNA của 70 mẫu Bách xanh với chỉ thị SSR
• 3.9. Đa dạng di truyền của 3 quần thể Bách xanh phân tích với chỉ thị SSR
• 3.10. Mối quan hệ di truyền giữa 70 mẫu Bách xanh của 3 quần thể Bách xanh phân tích với chỉ thị SSR
• 3.11. Nhận xét chung kết quả phân tích đa dạng di truyền quần thể Bách xanh với chỉ thị SSR
• 3.12. Mối quan hệ di truyền giữa 70 mẫu Bách xanh với tổ hợp chỉ thị ISSR và SSR
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu đa dạng di truyền Bách xanh tự nhiên

Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể Bách xanh tự nhiên (Calocedrus macrolepis Kurz) ở Tây Nguyên là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực bảo tồn sinh học. Bách xanh là loài cây có giá trị kinh tế và sinh thái cao, nhưng hiện đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng do khai thác quá mức và mất môi trường sống. Việc nghiên cứu đa dạng di truyền giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc di truyền của loài, từ đó đưa ra các biện pháp bảo tồn hiệu quả.

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của Bách xanh

Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz) là loài cây gỗ lớn, thường xanh, có chiều cao từ 20-30m. Loài này phân bố chủ yếu ở các vùng núi đá vôi phía Bắc và núi đất phía Nam Việt Nam. Môi trường sống của Bách xanh đang bị thu hẹp do nạn phá rừng và khai thác gỗ.

1.2. Tình trạng bảo tồn và nguy cơ tuyệt chủng

Theo IUCN, Bách xanh được xếp vào nhóm loài bị đe dọa (VU A2cd). Số lượng cây Bách xanh hiện nay giảm mạnh, ước tính không còn quá 500 cây có đường kính trên 10cm. Việc bảo tồn nguồn gen Bách xanh là nhiệm vụ cấp bách cho các nhà nghiên cứu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu đa dạng di truyền

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về Bách xanh, nhưng các nghiên cứu về đa dạng di truyền vẫn còn hạn chế. Các thách thức chính bao gồm thiếu dữ liệu di truyền và sự phân bố không đồng đều của các quần thể Bách xanh. Điều này làm cho việc đánh giá đa dạng di truyền trở nên khó khăn.

2.1. Thiếu dữ liệu di truyền

Nhiều nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào đặc điểm hình thái mà không xem xét đến đa dạng di truyền. Điều này dẫn đến việc thiếu thông tin cần thiết để xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả.

2.2. Sự phân bố không đồng đều của quần thể

Các quần thể Bách xanh phân bố không đồng đều ở các tỉnh khác nhau, điều này gây khó khăn trong việc thu thập mẫu và phân tích di truyền. Sự khác biệt về môi trường sống cũng ảnh hưởng đến tính đa dạng di truyền của loài.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền Bách xanh

Để nghiên cứu đa dạng di truyền của Bách xanh, các phương pháp sinh học phân tử như ISSR và SSR được áp dụng. Những phương pháp này giúp xác định mức độ đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể.

3.1. Phương pháp ISSR trong nghiên cứu

Phương pháp ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) cho phép phân tích đa dạng di truyền ở mức độ quần thể. Kỹ thuật này sử dụng các đoạn lặp lại đơn giản để tạo ra các dấu hiệu di truyền đặc trưng cho từng mẫu.

3.2. Phương pháp SSR và ứng dụng của nó

SSR (Simple Sequence Repeat) là một kỹ thuật phổ biến trong nghiên cứu di truyền. Phương pháp này giúp xác định tính đa hình của DNA và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Bách xanh.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy tính đa dạng di truyền của Bách xanh ở Tây Nguyên khá phong phú. Các chỉ thị ISSR và SSR đã chỉ ra mối quan hệ di truyền giữa các quần thể, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác bảo tồn.

4.1. Đánh giá đa dạng di truyền qua chỉ thị ISSR

Kết quả phân tích bằng chỉ thị ISSR cho thấy tỷ lệ locus đa hình cao, cho thấy sự đa dạng di truyền giữa các quần thể Bách xanh. Điều này cho thấy khả năng thích nghi của loài trong môi trường sống khác nhau.

4.2. Mối quan hệ di truyền giữa các quần thể

Phân tích mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Bách xanh cho thấy sự khác biệt rõ rệt về di truyền. Điều này có thể giúp xác định các quần thể cần được ưu tiên bảo tồn.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể Bách xanh tự nhiên là một bước quan trọng trong công tác bảo tồn. Các kết quả đạt được sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và các biện pháp bảo tồn hiệu quả hơn.

5.1. Tầm quan trọng của bảo tồn Bách xanh

Bảo tồn Bách xanh không chỉ có ý nghĩa về mặt sinh thái mà còn về mặt kinh tế. Việc duy trì nguồn gen của loài này sẽ góp phần bảo vệ hệ sinh thái Tây Nguyên.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp bảo tồn và tái tạo nguồn gen Bách xanh, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các loài cây khác có nguy cơ tuyệt chủng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Loài Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz) là một trong những loài cây lá kim quý hiếm, có giá trị kinh tế và khoa học cao, phân bố chủ yếu ở Tây Nguyên Việt Nam. Theo ước tính, hiện cả nước chỉ còn khoảng 500 cây Bách xanh có đường kính trên 10cm, trong đó quần thể tại vùng suối Đatanla (Đà Lạt) chỉ còn những cây nhỏ với đường kính dưới 10cm, và ven thác Darơcao (Đà Lạt) còn hơn 50 cây có đường kính trên 5cm. Môi trường sống của loài đang bị thu hẹp nghiêm trọng do khai thác gỗ và chuyển đổi đất nông nghiệp, dẫn đến nguy cơ tuyệt chủng cao, được Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tế (IUCN) xếp vào nhóm bị đe dọa (VU A2cd).

Nghiên cứu nhằm đánh giá đa dạng di truyền của quần thể Bách xanh tự nhiên tại Tây Nguyên, cụ thể tại ba tỉnh Lâm Đồng, Đắk Lắk và Gia Lai, sử dụng các chỉ thị phân tử ISSR và SSR. Mục tiêu chính là xác định mức độ đa dạng nguồn gen, xây dựng cây phát sinh chủng loại quần thể, từ đó làm cơ sở khoa học cho các giải pháp bảo tồn và tái tạo nguồn gen. Nghiên cứu được thực hiện trên 70 mẫu cây thu thập từ các quần thể tự nhiên, trong giai đoạn 2013-2015, tại các địa điểm có độ cao từ 1040 đến 1315m so với mực nước biển.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn nguồn gen loài Bách xanh, góp phần duy trì đa dạng sinh học và phát triển bền vững tài nguyên rừng tại Tây Nguyên, đồng thời cung cấp dữ liệu tham khảo cho các chương trình bảo tồn thực vật quý hiếm ở Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về đa dạng di truyền quần thể thực vật, trong đó quần thể được định nghĩa là tập hợp các cá thể cùng loài, sinh sống trong một không gian và thời gian nhất định, có khả năng sinh sản tạo thế hệ mới. Đa dạng di truyền là sự biến dị về thành phần gen giữa các cá thể trong cùng loài, là cơ sở cho khả năng thích nghi và tồn tại của quần thể trước biến đổi môi trường.

Hai kỹ thuật phân tử chính được sử dụng là ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) và SSR (Simple Sequence Repeat). ISSR dựa trên nhân bản các đoạn DNA giữa các trình tự lặp đơn giản, cho phép đánh giá đa hình DNA hiệu quả ở mức độ quần thể. SSR là kỹ thuật dựa trên các trình tự lặp lại đơn giản (microsatellite), có độ đa hình cao, cho phép phân tích chi tiết cấu trúc di truyền và mối quan hệ giữa các cá thể.

Các khái niệm chính bao gồm: số alen quan sát trung bình (Na), số alen hiệu quả (Ne), phần trăm phân đoạn đa hình (PPB), chỉ số đa dạng Shannon (I), hệ số gen dị hợp tử mong đợi (He), và phân tích mức độ thay đổi phân tử (AMOVA) để đánh giá sự phân bố đa dạng di truyền giữa và trong các quần thể.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu gồm 70 mẫu lá hoặc gỗ của cá thể Bách xanh thu thập từ ba quần thể tự nhiên tại Lâm Đồng (Đatanla), Đắk Lắk (Hòa Sơn) và Gia Lai (Kon Chư Răng). Mẫu được bảo quản trong silica gel và xử lý tại Phòng Phân loại học thực nghiệm và Đa dạng nguồn gen, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam.

DNA tổng số được tách chiết theo phương pháp cải tiến của Porebski et al. (1997), kiểm tra độ tinh sạch bằng điện di gel agarose 0,9% và đo quang phổ. Phản ứng PCR được thực hiện với 30 mồi ISSR và 17 cặp mồi SSR, sử dụng máy PCR System 9700, với các chu trình nhiệt phù hợp từng loại mồi.

Phân tích số liệu PCR-ISSR sử dụng phần mềm NTSYS 2.0 và GENALEX 6 để tính các chỉ số đa dạng di truyền, phân tích AMOVA, xây dựng cây phát sinh chủng loại theo phương pháp UPGMA dựa trên khoảng cách di truyền Nei (1973). Phân tích PCR-SSR cũng sử dụng GENALEX 6 để tính các chỉ số đa dạng, hệ số khác biệt di truyền (Fst), hệ số di nhập gen (Nm), và phân tích cấu trúc quần thể.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2015, bao gồm thu mẫu, tách chiết DNA, thực hiện PCR, phân tích dữ liệu và xây dựng báo cáo luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đa dạng di truyền theo chỉ thị ISSR: Tổng cộng 129 phân đoạn DNA được nhân bản, trong đó 65 phân đoạn đa hình (50,39%). Giá trị đa dạng gen trung bình (Hj) là 0,112, chỉ số PIC dao động từ 0 đến 0,326. Quần thể Đatanla có mức đa dạng di truyền cao nhất với He = 0,130, I = 0,192, PPB = 35,66%, tiếp theo là Hòa Sơn và thấp nhất là Kon Chư Răng (He = 0,015, I = 0,022, PPB = 3,88%). Mức độ thay đổi phân tử (AMOVA) cho thấy 36,33% biến dị nằm giữa các quần thể, 63,67% nằm trong quần thể (p < 0,001).

2. Đa dạng di truyền theo chỉ thị SSR: 42 phân đoạn DNA được nhân bản, trong đó 40 phân đoạn đa hình (95,24%). Giá trị PIC trung bình là 0,272, đa dạng gen trung bình (Hj) là 0,234. Quần thể Đatanla có He = 0,321, I = 0,496, PPB = 88,24%, cao hơn đáng kể so với Kon Chư Răng (He = 0,211, I = 0,313, PPB = 47,06%). Hệ số gen dị hợp tử quan sát (Ho) trung bình là 0,330. Hệ số khác biệt di truyền Fst trung bình là 0,215, hệ số di nhập gen Nm trung bình là 4,176.

3. Mối quan hệ di truyền và cấu trúc quần thể: Phân tích UPGMA và PCA dựa trên dữ liệu ISSR và SSR cho thấy các cá thể trong cùng quần thể có quan hệ di truyền gần gũi, phân nhóm rõ ràng theo địa lý thu mẫu. Hệ số tương đồng di truyền giữa các quần thể cao (trung bình 0,9), khoảng cách di truyền dao động từ 0,046 đến 0,150.

4. So sánh với các loài lá kim khác: Mức độ đa dạng di truyền của Bách xanh ở Tây Nguyên tương đương hoặc thấp hơn một số loài lá kim khác như Pinus nigra (PPB = 51,04%), Pinus krempfii (PPB = 76,19%), nhưng cao hơn so với một số quần thể Bách xanh ở Trung Quốc (He = 0,1114).

Thảo luận kết quả

Mức độ đa dạng di truyền tương đối thấp của Bách xanh phản ánh nguy cơ suy giảm nguồn gen do khai thác quá mức và thu hẹp môi trường sống. Sự khác biệt đa dạng di truyền giữa các quần thể có thể liên quan đến kích thước quần thể và mức độ phân tán cá thể, trong đó quần thể Kon Chư Răng có số lượng cá thể trưởng thành thấp nhất và đa dạng di truyền thấp nhất.

Phân tích AMOVA cho thấy đa số biến dị di truyền nằm trong quần thể, phù hợp với đặc điểm sinh sản giao phối của loài, tuy nhiên mức độ biến dị giữa các quần thể cũng đáng kể, cho thấy sự phân hóa di truyền theo địa lý. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trên các loài lá kim khác và phù hợp với lý thuyết về ảnh hưởng của hoạt động con người và điều kiện môi trường đến cấu trúc di truyền.

Biểu đồ cây và PCA minh họa rõ ràng sự phân nhóm theo quần thể, hỗ trợ cho việc quản lý bảo tồn theo từng khu vực địa lý. Các chỉ thị phân tử ISSR và SSR đều cho kết quả nhất quán, trong đó SSR có độ phân giải cao hơn, phù hợp cho các nghiên cứu chi tiết về đa dạng di truyền.

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng để xây dựng các chiến lược bảo tồn, phục hồi và khai thác bền vững nguồn gen Bách xanh tại Tây Nguyên.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt các quần thể Bách xanh hiện có, đặc biệt tại Đatanla, Hòa Sơn và Kon Chư Răng, nhằm ngăn chặn khai thác trái phép và bảo vệ môi trường sống tự nhiên. Thời gian thực hiện: ngay lập tức, chủ thể: chính quyền địa phương phối hợp với các cơ quan bảo tồn.

2. Phát triển chương trình nhân giống và tái tạo nguồn gen Bách xanh dựa trên các cá thể có đa dạng di truyền cao, ưu tiên sử dụng mẫu từ quần thể Đatanla để duy trì tính đa dạng. Thời gian: 2-3 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu và trung tâm giống cây trồng.

3. Nâng cao nhận thức cộng đồng và các bên liên quan về giá trị và nguy cơ tuyệt chủng của Bách xanh, thông qua các hoạt động truyền thông, giáo dục môi trường tại các địa phương Tây Nguyên. Thời gian: liên tục, chủ thể: các tổ chức phi chính phủ, trường học, chính quyền địa phương.

4. Theo dõi và đánh giá định kỳ đa dạng di truyền quần thể Bách xanh, sử dụng các chỉ thị phân tử ISSR và SSR để phát hiện sớm các dấu hiệu suy giảm, điều chỉnh kịp thời các biện pháp bảo tồn. Thời gian: mỗi 3-5 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu sinh học và bảo tồn.

5. Khuyến khích nghiên cứu bổ sung về sinh thái, sinh sản và tác động môi trường đối với Bách xanh, nhằm hoàn thiện cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý và bảo tồn hiệu quả. Thời gian: 3-5 năm, chủ thể: các trường đại học và viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu sinh học và di truyền học thực vật: Luận văn cung cấp dữ liệu đa dạng di truyền chi tiết, phương pháp phân tích hiện đại, giúp mở rộng nghiên cứu về bảo tồn nguồn gen các loài quý hiếm.

2. Cơ quan quản lý tài nguyên rừng và bảo tồn thiên nhiên: Thông tin về cấu trúc di truyền và mức độ đa dạng giúp xây dựng chính sách bảo vệ, khoanh vùng và phục hồi quần thể Bách xanh hiệu quả.

3. Các trung tâm giống cây trồng và phát triển nông lâm nghiệp: Dữ liệu về nguồn gen và đa dạng di truyền hỗ trợ trong việc nhân giống, tái tạo và phát triển các giống cây có giá trị kinh tế và bảo tồn.

4. Cộng đồng địa phương và các tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn: Hiểu biết về tình trạng và giá trị của Bách xanh giúp nâng cao nhận thức, tham gia tích cực vào các hoạt động bảo vệ và phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đa dạng di truyền của Bách xanh lại quan trọng?
   Đa dạng di truyền giúp quần thể Bách xanh có khả năng thích nghi với biến đổi môi trường và duy trì sự sống lâu dài. Ví dụ, quần thể có đa dạng di truyền cao sẽ chống chịu tốt hơn với sâu bệnh và biến đổi khí hậu.

2. Phương pháp ISSR và SSR khác nhau như thế nào?
   ISSR sử dụng một mồi đơn để nhân bản các đoạn DNA giữa các trình tự lặp, phù hợp đánh giá đa dạng di truyền tổng thể. SSR sử dụng cặp mồi đặc hiệu cho các microsatellite, có độ phân giải cao hơn, thích hợp phân tích chi tiết cấu trúc quần thể.

3. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong bảo tồn?
   Dựa trên kết quả đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể, các biện pháp khoanh vùng bảo vệ, nhân giống chọn lọc và tái tạo quần thể có thể được thiết kế phù hợp, tăng hiệu quả bảo tồn.

4. Nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm đa dạng di truyền của Bách xanh là gì?
   Khai thác gỗ quá mức, phá hủy môi trường sống và phân tán quần thể nhỏ dẫn đến giảm số lượng cá thể, làm tăng hệ số đồng hợp tử và giảm đa dạng di truyền.

5. Có thể nhân giống Bách xanh từ cây con hiện có không?
   Có thể, tuy nhiên tỷ lệ sống sót của cây con tự nhiên thấp. Nghiên cứu đa dạng di truyền giúp chọn lọc cá thể có nguồn gen tốt để nhân giống hiệu quả hơn.

Kết luận

• Loài Bách xanh ở Tây Nguyên có mức độ đa dạng di truyền tương đối thấp, với sự khác biệt rõ rệt giữa các quần thể, đặc biệt quần thể Kon Chư Răng có đa dạng di truyền thấp nhất.
• Phân tích ISSR và SSR cho thấy đa số biến dị di truyền nằm trong quần thể, nhưng mức độ biến dị giữa các quần thể cũng đáng kể, phản ánh ảnh hưởng của môi trường và hoạt động con người.
• Mối quan hệ di truyền giữa các cá thể trong cùng quần thể gần gũi, phân nhóm rõ ràng theo địa lý, hỗ trợ cho việc quản lý bảo tồn theo khu vực.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho các giải pháp bảo tồn, nhân giống và tái tạo nguồn gen Bách xanh tại Tây Nguyên.
• Các bước tiếp theo cần tập trung vào khoanh vùng bảo vệ, phát triển chương trình nhân giống, nâng cao nhận thức cộng đồng và theo dõi đa dạng di truyền định kỳ.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn gen quý giá của Bách xanh – tài sản thiên nhiên không thể thay thế của Tây Nguyên!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tây Nguyên là một trong những vùng giàu loài lá kim nhất Việt Nam. Hầu hết những loài lá kim ở Tây Nguyên đều là những loài có giá trị khoa học và kinh tế cao trong đó có loài Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz). Bách xanh có khu phân bố rộng với số lƣợng cá thể lớn, nhƣng gần đây đã bị khai thác nhiều để lấy gỗ và làm bột hƣơng, nên môi trƣờng sống của loài đang bị thu hẹp dần. Theo số liệu điều tra gần đây nhất của Nguyễn Tiến Hiệp năm 2013, hiện ở vùng suối Đatanla (Đà Lạt) chỉ còn những cây nhỏ, đƣờng kính dƣới 10cm, ven thác Darơcao (Đà Lạt) chỉ còn hơn 50 cây có đƣờng kính trên 5cm (số liệu chƣa công bố).

Ƣớc tính cả nƣớc ta hiện tại không còn quá 500 cây Bách xanh có đƣờng kính trên 10cm [6]. Môi trƣờng sống của Bách xanh cũng đang bị thu hẹp dần do nạn phá rừng và nạn nƣơng rẫy. Theo tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tế (IUCN) 2014, Bách xanh đƣợc xếp vào bậc bị đe dọa (VU A2cd). Vì vậy, việc bảo tồn hữu hiệu nguồn gen Bách xanh là nhiệm vụ cấp bách đặt ra cho các nhà nghiên cứu.

Tuy nhiên, các nghiên cứu trƣớc đây mới chỉ tập trung vào việc phân loại dựa trên đặc điểm hình thái và nơi phân bố, còn các nghiên cứu về đa dạng di truyền nguồn gen vẫn rất hạn chế và mới chỉ tập trung cho một số loài [6], [8]. Đặc biệt các dẫn liệu về đa dạng nguồn gen di truyền của loài Bách xanh ở Tây Nguyên hầu nhƣ chƣa đƣợc nghiên cứu. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học hiện đại, nhiều loại chỉ thị phân tử đã đƣợc sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen làm cơ sở cho nghiên cứu bảo tồn và tái tạo nguồn gen ở đối tƣợng sinh vật nói chung và ở các loài cây lá kim nói riêng. Trong các loại chỉ thị thì chỉ thị ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) và SSR (Simple Sequence Repeat) đang đƣợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc đánh giá đa dạng di truyền ở cả mức độ quần thể và loài cả trên giới và Việt Nam.

Chẳng hạn nhƣ Wang và cộng sự (2004) đã sử dụng chỉ thị ISSR phân tích đa dạng di truyền của 5 quần thể Bách xanh ở Tây Nam Trung Quốc [56] và đã chỉ ra tỉ lệ locus đa hình P = 26,9%. Hay năm 2010, Wang và Hao cũng đã sử dụng chỉ thị ISSR để đánh giá đa dạng di truyền của 13 quần thể thông 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] tự nhiên ở Trung Quốc (Pinus tabulaeformis Carr. Kết quả chỉ ra rằng mức độ biến đổi di truyền trong quần thể Thông ở Trung Quốc chủ yếu duy trì bên trong quần thể. Sự đa dạng di truyền có xu hƣớng giảm từ quần thể trung tâm đến quần thể trung gian và quần thể biên.

Cả hai yếu tố phân bố tự nhiên và hoạt động của con ngƣời đều ảnh hƣởng đến sự hình thành cấu trúc di truyền của loài này. Tuy nhiên, ở Việt Nam cho đến nay mới chỉ có nhóm tác giả Vũ Thị Thu Hiền và cộng sự (2009) đã sử dụng chỉ thi RAPD và cpDNA để nghiên cứu đa dạng di truyền của 20 mẫu Bách xanh thu đƣợc Hà Nội, Lâm Đồng, Quảng Bình. Kết quả phân tích đã chỉ ra các mẫu phân tích có hệ số di truyền dao động từ 0,75 đến 1, kết quả thu đƣợc còn cho thấy tính bảo thủ di truyền rất cao trong hệ gen lục lạp ở loài Bách xanh [5]. Xuất phát từ các cơ sở khoa học trên đây, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể Bách xanh tự nhiên (Calocedrus macrolepis Kurz) ở Tây Nguyên” với mục tiêu và nội dung nghiên cứu sau: - Xác định mức độ đa dạng nguồn gen di truyền cho 3 quần thể Bách xanh tự nhiên thu tại 3 tỉnh Lâm Đồng, Đắk Lắk và Gia Lai ở Tây Nguyên bằng chỉ thị ISSR và SSR làm cơ sở cho nghiên cứu giải pháp khai thác, bảo tồn và tái tạo nguồn gen.

- Xây dựng cây phát sinh chủng loại quần thể loài Bách xanh trên cơ sở phân tích chỉ thị ISSR và SSR. 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu tổng quát về loài Bách xanh 1. Vị trí phân loại Bách xanh Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz) là loài cây thân gỗ, thân thẳng, phân cành sớm và phân tán rộng.

Bách xanh phân bố ở vùng núi đá vôi phía Bắc và vùng núi đất phía Nam, trong các cánh rừng nguyên sinh rậm thƣờng xanh hỗn giao nhiệt đới gió mùa núi thấp và ở độ cao 800 - 1500m trên mặt biển. Theo phân loại khoa học, Bách xanh thuộc: Giới (regnum): Plantae Ngành (phylum): Pinophyta Lớp (class): Pinopsida Bộ (order): Pinales Họ (familia): Cupressaceae Chi (genus): Calocedrus Loài (species): macrolepis 1. Một số đặc điểm sinh học chính và giá trị bảo tồn loài Bách xanh Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz) là loài cây gỗ lớn, thƣờng xanh, chiều cao từ 20 – 25m có khi trên 30m, đƣờng kính 0,6 – 0,8m [8]. Vỏ màu nâu sẫm, nứt dọc sau bong mảng, vết vỏ đẽo màu hồng dày 4 – 10mm có nhiều sợi dài.

Cành lớn xoè rộng, cành non dẹt, mọc cách, xếp thành mặt phẳng. Lá hình vảy mọc đôi, từng đôi xếp lợp lên nhau, đôi ở giữa lớn hơn, dài 5mm, đôi ở mép gấp nếp, dài 2mm. Mặt trên màu xanh thẫm mặt dƣới có nhiều phấn trắng. Nón đơn tính cùng gốc, mọc lẻ đầu cành.

Nón đực hình trứng dài, mang 6 – 8 đôi nhị. Nón cái hình trứng trái xoan, dài 12 – 15mm, rộng 4mm mang 3 đôi vảy nón. Thƣờng chỉ đôi vảy ở giữa mang 2 noãn. Khi chín vảy nón hoá gỗ, hạt có 2 cánh, cánh lớn hình trứng, cánh nhỏ hình dải.

Hạt rụng tháng 10 – 12 (hình 1. Tái sinh bằng hạt tốt, đặc biệt ở nơi có nhiều ánh sáng. Cây con mọc nhiều nhƣ mạ nhƣng chỉ một số rất ít phát triển thành cây trƣởng thành. Ở Việt Nam, Bách xanh đƣợc phân bố tự nhiên ở nhiều tỉnh thành trên cả nƣớc, thƣờng mọc thành đám nhỏ hoặc rải rác trên độ cao 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 900 – 1100m vùng Ba Vì (Hà Tây) và Đà Lạt (Lâm Đồng).

Trên thế giới, loài Bách xanh đƣợc phân bố ở nhiều quốc gia nhƣ Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ và Thái Lan. Bách xanh là loài có giá trị kinh tế cao, gỗ thƣờng dùng trong xây dựng nhà cửa, đóng đồ gỗ cao cấp, tiện đồ mỹ nghệ và làm đồ dùng văn phòng. Hơn nữa gỗ Bách xanh có mùi thơm dịu nên còn đƣợc dùng làm bột hƣơng. Ngoài ra cây có dáng đẹp, có thể trồng làm cảnh.

Cây Bách xanh ở Vƣờn quốc gia Chƣ Yang Sin, Đắk Lắk (A: Cây trƣởng thành, B: tiêu bản của loài) (Ảnh: Nguyễn Tiến Hiệp, 2013) Hiện nay, môi trƣờng sống của Bách xanh đang bị thu hẹp dần do nạn phá rừng và nạn nƣơng rẫy. Bách xanh tái sinh bằng hạt tốt nhƣng tỷ lệ cây con sống sót rất thấp. Những cá thể Bách xanh hiện nay nếu còn trong tự nhiên với độ tuổi rất cổ, hơn 400 năm tuổi. Vì thế số lƣợng cây con không đủ thay thế cho lớp cây trƣởng 10 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] thành già cỗi và những cây bị khai thác vì mục đích thƣơng mại.

Bách xanh đang có nguy cơ tuyệt chủng trên phạm vi toàn cầu. Vùng suối Đatanla (Đà Lạt) chỉ còn những cây nhỏ đƣờng kính dƣới 10cm, ven thác Darơcao (Đà Lạt) chỉ còn hơn 50 cây có đƣờng kính trên 5cm, ƣớc tính cả nƣớc ta hiện tại không còn quá 500 cây Bách xanh có đƣờng kính trên 10cm. Cần gấp rút khoanh vùng bảo vệ và đƣa vào gieo trồng ở một số nơi quanh Đà Lạt và trên đỉnh núi Ba Vì [2]. Theo Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tế (IUCN) 2014, Bách xanh đƣợc xếp vào bậc bị đe dọa (VU A2cd) [6].

Vì vậy, việc bảo tồn hiệu quả nguồn gen Bách xanh là nhiệm vụ cấp bách đặt ra cho các nhà nghiên cứu. Tình hình phân bố Bách xanh ở Việt Nam Ở Việt Nam, Bách xanh đƣợc ghi nhận có cả ở các vùng núi đá vôi phía Bắc và các núi đất phía Nam. Các quần thể phía Nam Việt Nam phân bố ở Đắk Lắk, Lâm Đồng, Khánh Hòa và Ninh Thuận). Những cây trên các vùng núi đá vôi ở phía Bắc (Sơn La, Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Hòa Bình và Nghệ An) cho thấy sự khác nhau về hình thái của các bộ phận sinh dƣỡng.

Đó có thể là điều kiện môi trƣờng khắc nghiệt hơn hoặc là một loài khác. Trên thế giới Bách xanh (C. macrolepis) gặp ở Đông Bắc Myanma, Thái Lan, Lào và Đông Nam Trung Quốc [6]. Bách xanh gặp thành từng đám nhỏ trong các rừng nguyên sinh rậm thƣờng xanh hỗn giao nhiệt đới gió mùa núi thấp (nhiệt độ trung bình năm 15 - 200C, lƣợng mƣa trên 1500mm) ở độ cao 800 – 1500m trên mặt biển, ở các loại đất sét.

Mối đe dọa chính đối với loài Bách xanh là việc khai thác quá mức để lấy gỗ trên toàn bộ vùng phân bố của loài. Ở phía Nam Việt Nam, đặc biệt là ở Tây Nguyên, Bách xanh còn bị đe dọa tuyệt chủng do các khu rừng bị chia cắt, lửa rừng và do chuyển đổi nơi sống của cây thành đất nông nghiệp. Bách xanh đã đƣợc xếp vào nhóm IIA của Danh mục các loài động vật và thực vật quí hiếm [6] nên việc khai thác bị luật pháp hạn chế. Để bảo tồn loài Bách xanh, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Lâm Đồng đã giao cho xí nghiệp giống Lâm nghiệp vùng Tây Nguyên và Dự án giống Lâm nghiệp Việt Nam có nhiệm vụ nhân giống một số loài cây lâm 11 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] nghiệp trong đó có Bách xanh để cung cấp cây con phục vụ cho việc trồng bổ sung cho rừng nguyên sinh.

Các quần thể Bách xanh chính đƣợc xác định nằm ngoài các khu bảo tồn nhƣng vẫn thuộc diện rừng phòng hộ nhƣ ở khu vực Thƣợng Đa Nhim (Lâm Đồng), Tân Tiến (Ninh Thuận), Khánh Sơn (Khánh Hòa). Vì việc khai thác loài cây này bị luật pháp hạn chế nên cần nâng cao nhận thức về bảo tồn tại các khu vực này [6], [8]. Tính đa dạng di truyền giữa các quần thể thực vật 1. Khái niệm về quần thể thực vật Quần thể là tập hợp các cá thể trong cùng một loài, cùng sinh sống trong một khoảng không gian xác định, vào một thời gian nhất định, có khả năng sinh sản và tạo thành những thế hệ mới [1].