Luận văn thạc sĩ về đa dạng di truyền quần thể bách xanh tự nhiên ở Tây Nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể bách xanh Calocedrus macrolepis Kurz ở Tây Nguyên, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen.

• 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 Tây Nguyên

Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz) là một loài cây quý hiếm, có giá trị kinh tế và sinh thái cao. Nghiên cứu đa dạng di truyền của loài này tại Tây Nguyên không chỉ giúp bảo tồn nguồn gen mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển bền vững. Tây Nguyên, với hệ sinh thái phong phú, là nơi lý tưởng để nghiên cứu sự đa dạng di truyền của bách xanh. Tuy nhiên, do áp lực từ khai thác gỗ và biến đổi khí hậu, loài này đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.

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

Bách xanh 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 và đất đỏ bazan tại Tây Nguyên. Sự phân bố của bách xanh không đồng đều, với các quần thể nhỏ rải rác, điều này làm tăng tính đa dạng di truyền giữa các quần thể.

1.2. Giá trị bảo tồn và thách thức đối với bách xanh

Bách xanh có giá trị kinh tế cao, gỗ được sử dụng trong xây dựng và sản xuất đồ gỗ. Tuy nhiên, nạn khai thác gỗ và biến đổi khí hậu đang đe dọa sự tồn tại của loài này. Việc bảo tồn bách xanh là cần thiết để duy trì đa dạng sinh học và bảo vệ môi trường.

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

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về bách xanh, nhưng việc đánh giá đa dạng di truyền vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào đặc điểm hình thái mà chưa chú trọng đến khía cạnh di truyền. Điều này dẫn đến việc thiếu thông tin cần thiết cho công tác bảo tồn và phát triển bền vững.

2.1. Thiếu thông tin về đa dạng di truyền

Nhiều nghiên cứu hiện tại chưa cung cấp đủ dữ liệu về đa dạng di truyền của bách xanh. Việc thiếu thông tin này gây khó khăn trong việc xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả.

2.2. Tác động của con người đến đa dạng di truyền

Hoạt động khai thác gỗ và chuyển đổi đất nông nghiệp đã làm giảm số lượng cá thể bách xanh trong tự nhiên. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến quần thể bách xanh mà còn làm giảm tính đa dạng di truyền của loài.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền bách xanh hiệu quả

Để nghiên cứu đa dạng di truyền của bách xanh, các phương pháp sinh học phân tử hiện đại như ISSR và SSR được áp dụng. Những phương pháp này cho phép đánh giá chính xác mức độ đa dạng di truyền giữa các quần thể bách xanh khác nhau.

3.1. Kỹ thuật ISSR trong nghiên cứu di truyền

Kỹ thuật ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) là một trong những phương pháp hiệu quả để phân tích đa dạng di truyền. Phương pháp này giúp xác định các biến thể di truyền trong quần thể bách xanh, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác bảo tồn.

3.2. Kỹ thuật SSR và ứng dụng trong nghiên cứu

Kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeat) cũng được sử dụng để phân tích đa dạng di truyền. Phương pháp này cho phép xác định các chỉ thị di truyền, giúp đánh giá 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 mức độ đa dạng di truyền của bách xanh ở Tây Nguyên khá phong phú. Các quần thể bách xanh khác nhau có sự khác biệt rõ rệt về mặt di truyền, điều này mở ra cơ hội cho việc bảo tồn và phát triển giống cây này.

4.1. Đánh giá đa dạng di truyền giữa các quần thể

Kết quả phân tích cho thấy sự đa dạng di truyền giữa các quần thể bách xanh là rất cao. Điều này cho thấy khả năng thích nghi của loài trong điều kiện môi trường khác nhau.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào bảo tồn

Thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chương trình bảo tồn hiệu quả cho bách xanh. Việc bảo tồn nguồn gen sẽ giúp duy trì sự đa dạng sinh học và phát triển bền vững cho khu vực Tây Nguyên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai cho bách xanh Tây Nguyên

Nghiên cứu đa dạng di truyền bách xanh Tây Nguyên là một bước quan trọng trong công tác bảo tồn loài này. Việc áp dụng các phương pháp hiện đại sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển bền vững cho bách xanh trong tương lai.

5.1. Tầm quan trọng của bảo tồn bách xanh

Bảo tồn bách xanh không chỉ giúp duy trì đa dạng sinh học mà còn góp phần vào phát triển kinh tế địa phương. Việc bảo tồn loài này cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp bảo tồn mới, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của bách xanh trong hệ sinh thái.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tây Nguyên là vùng có đa dạng sinh học phong phú, đặc biệt là các loài cây lá kim có giá trị kinh tế và khoa học cao, trong đó có loài Bách xanh (Calocedrus macrolepis Kurz). Tuy nhiên, do khai thác gỗ và làm bột hương quá mức, số lượng cá thể Bách xanh tự nhiên đang giảm nghiêm trọng. Theo ước tính, hiện cả nước chỉ còn khoảng 500 cây Bách xanh có đường kính trên 10cm, với môi trường sống bị thu hẹp do phá rừng và chuyển đổi đất nông nghiệp. Loài này được Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tế (IUCN) xếp vào nhóm bị đe dọa (VU A2cd).

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá đa dạng di truyền của ba quần thể Bách xanh tự nhiên tại Tây Nguyên (Lâm Đồng, Đắk Lắk, Gia Lai) bằng các chỉ thị phân tử ISSR và SSR, từ đó xây dựng cây phát sinh chủng loại quần thể và đề xuất giải pháp bảo tồn nguồn gen. Nghiên cứu được thực hiện trên 70 mẫu thu thập từ các quần thể trong giai đoạn 2013-2015, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho công tác bảo tồn và tái tạo nguồn gen loài Bách xanh tại khu vực này.

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 không gian và thời gian xác 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 yếu tố quan trọng giúp loài thích nghi và tồn tại trước biến đổi môi trường.

Hai kỹ thuật phân tử chính được áp dụng là ISSR (Inter Simple Sequence Repeat) và SSR (Simple Sequence Repeat). ISSR sử dụng mồi đơn nhân bản các vùng giữa các trình tự lặp đơn giản, phản ánh đa hình DNA hiệu quả ở mức quần thể. SSR dựa trên các trình tự lặp lại đơn giản (microsatellite), có tính đặc trưng cao, cho phép phát hiện đa hình với độ tin cậy lớn, thích hợp cho nghiên cứu đa dạng di truyền và xây dựng bản đồ gen.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu gồm 70 mẫu lá hoặc gỗ của Bách xanh thu thập tại ba quần thể ở Lâm Đồng (Đatanla), Đắk Lắk (Hòa Sơn) và Gia Lai (Kon Chư Răng). DNA được tách chiết theo phương pháp cải tiến của Porebski et al. (1997), kiểm tra độ tinh sạch bằng gel agarose 0,9% và đo quang phổ.

Phản ứng PCR được thực hiện với 30 mồi ISSR và 17 cặp mồi SSR, sản phẩm PCR được phân tích trên gel agarose hoặc polyacrylamide, nhuộm ethidium bromide và quan sát dưới tia UV. Dữ liệu nhị phân (1: có phân đoạn, 0: không có) được xử lý bằng phần mềm NTSYS 2.0, GENALEX 6 để tính các chỉ số đa dạng di truyền như số alen quan sát (Na), số alen hiệu quả (Ne), chỉ số Shannon (I), hệ số dị hợp tử mong đợi (He), phần trăm phân đoạn đa hình (PPB), phân tích AMOVA, khoảng cách di truyền và xây dựng cây phát sinh chủng loại bằng phương pháp UPGMA.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2015, bao gồm thu mẫu, tách chiết DNA, phân tích PCR, xử lý số liệu và thảo luận kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đa dạng di truyền theo chỉ thị ISSR: 30 mồi ISSR nhân bản được 129 phân đoạn DNA, trong đó 65 phân đoạn đa hình (50,39%). Giá trị PIC trung bình là 0,101, đa dạng gen trung bình trong locus (Hj) là 0,112. Quần thể Đatanla có đa dạng di truyền cao nhất với PPB 35,66%, chỉ số Shannon I = 0,192 và He = 0,130; thấp nhất là quần thể Kon Chư Răng với PPB 3,88%, I = 0,022 và He = 0,015. AMOVA cho thấy 36,33% biến dị phân bố giữa các quần thể, 63,67% trong quần thể.

2. Đa dạng di truyền theo chỉ thị SSR: 17 cặp mồi SSR nhân bản 42 phân đoạn, trong đó 40 phân đoạn đa hình (95,24%). Giá trị PIC trung bình 0,272, chỉ số Shannon I trung bình 0,425. Quần thể Đatanla có PPB 88,24%, I = 0,496, He = 0,321; quần thể Kon Chư Răng thấp nhất với PPB 47,06%, I = 0,313, He = 0,211. Hệ số dị hợp tử quan sát (Ho) trung bình 0,330, hệ số dị hợp tử mong đợi (He) 0,284. Hệ số di nhập gen (Nm) trung bình 4,176, cho thấy mức độ giao lưu gen giữa các quần thể.

3. Mối quan hệ di truyền: Phân tích UPGMA dựa trên ISSR và SSR cho thấy các mẫu trong cùng quần thể có quan hệ gần gũi, phân nhóm rõ ràng theo địa phương thu mẫu. Hệ số tương đồng di truyền giữa các quần thể cao (trung bình 0,9), khoảng cách di truyền trung bình 0,102.

4. So sánh với các loài lá kim khác: Mức độ đa dạng di truyền của Bách xanh Tây Nguyên tương đương hoặc cao hơn một số loài lá kim khác như Pinus nigra (PPB = 51,04%), Pinus krempfii (PPB = 76,19%), nhưng thấp hơn so với Pinus sylvestris (PPB = 99,76%).

Thảo luận kết quả

Mức độ đa dạng di truyền của Bách xanh ở Tây Nguyên được đánh giá là tương đối thấp, đặc biệt ở quần thể Kon Chư Răng, phản ánh sự suy giảm do khai thác và thu hẹp môi trường sống. Kết quả AMOVA cho thấy biến dị chủ yếu nằm trong quần thể, phù hợp với đặc điểm sinh sản giao phối của loài. Mối quan hệ di truyền gần gũi trong quần thể và sự phân biệt rõ ràng giữa các quần thể cho thấy hạn chế giao lưu gen do phân tán địa lý và tác động con người.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mức độ đa dạng di truyền của Bách xanh Việt Nam thấp hơn một số loài lá kim khác, đồng thời cao hơn so với các quần thể cùng loài ở Trung Quốc, cho thấy cần có biện pháp bảo tồn kịp thời. Các chỉ thị phân tử ISSR và SSR đều cho kết quả nhất quán, khẳng định tính hiệu quả của phương pháp trong nghiên cứu đa dạng di truyền.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cây phân loại UPGMA, biểu đồ tọa độ PCA và bảng thống kê các chỉ số đa dạng di truyền, giúp minh họa rõ ràng cấu trúc di truyền và mức độ biến dị giữa các quần thể.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt các quần thể Bách xanh tại Tây Nguyên, đặc biệt là quần thể có đa dạng di truyền thấp như Kon Chư Răng, nhằm ngăn chặn khai thác trái phép và bảo vệ môi trường sống tự nhiên. Thời gian thực hiện: ngay trong 1-2 năm tới; chủ thể: các cơ quan quản lý rừng và bảo tồn.

2. Phát triển chương trình nhân giống và tái tạo nguồn gen dựa trên các cá thể có đa dạng di truyền cao từ quần thể Đatanla và Hòa Sơn, sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử để chọn lọc cá thể ưu tú. Thời gian: 3-5 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, kết hợp với các hoạt động giám sát và bảo vệ rừng. Thời gian: liên tục; chủ thể: chính quyền địa phương, tổ chức phi chính phủ.

4. Tiếp tục nghiên cứu đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể mở rộng phạm vi khảo sát, áp dụng các kỹ thuật phân tử hiện đại để theo dõi biến động di truyền qua các năm, làm cơ sở khoa học cho chính sách bảo tồn lâu dài. Thời gian: 5 năm trở lên; chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu di truyền học thực vật: Sử dụng dữ liệu và phương pháp nghiên cứu để phát triển các đề tài liên quan đến đa dạng di truyền và bảo tồn nguồn gen các loài cây quý hiếm.

2. Cơ quan quản lý rừng và bảo tồn thiên nhiên: Áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo vệ, khoanh vùng và phục hồi quần thể Bách xanh tại Tây Nguyên.

3. Trung tâm giống cây trồng và các đơn vị nhân giống: Tham khảo kỹ thuật phân tử và kết quả đa dạng di truyền để lựa chọn nguồn giống chất lượng, phát triển chương trình nhân giống hiệu quả.

4. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành di truyền học, sinh học phân tử: Học tập phương pháp nghiên cứu, phân tích dữ liệu và ứng dụng kỹ thuật ISSR, SSR trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần nghiên cứu đa dạng di truyền của Bách xanh?
   Đa dạng di truyền giúp loài thích nghi với biến đổi môi trường và duy trì sự sống. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học để bảo tồn và phục hồi quần thể Bách xanh đang bị đe dọa tuyệt chủng.

2. Phân biệt giữa chỉ thị ISSR và SSR như thế nào?
   ISSR sử dụng mồi đơn để nhân bản vùng giữa các trình tự lặp đơn giản, dễ thực hiện và chi phí thấp. SSR dựa trên trình tự lặp lại microsatellite, có độ đặc hiệu và đa hình cao hơn, phù hợp cho nghiên cứu chi tiết hơn.

3. Mức độ đa dạng di truyền của Bách xanh ở Tây Nguyên như thế nào?
   Mức độ đa dạng di truyền được đánh giá là tương đối thấp, với PPB khoảng 51,16% (ISSR) và 88,24% (SSR), thấp hơn một số loài lá kim khác, phản ánh nguy cơ suy giảm do tác động con người.

4. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng vào bảo tồn ra sao?
   Dữ liệu đa dạng di truyền giúp xác định quần thể ưu tú để bảo vệ, chọn lọc cá thể làm nguồn giống, đồng thời xây dựng các biện pháp khoanh vùng và phục hồi môi trường sống phù hợp.

5. Có thể mở rộng nghiên cứu này như thế nào trong tương lai?
   Nghiên cứu có thể mở rộng phạm vi địa lý, áp dụng thêm các kỹ thuật phân tử hiện đại như SNP, RAD-seq để phân tích sâu hơn cấu trúc di truyền, đồng thời theo dõi biến động di truyền qua thời gian để đánh giá hiệu quả bảo tồn.

Kết luận

• Loài Bách xanh ở Tây Nguyên có mức độ đa dạng di truyền tương đối thấp, đặc biệt ở quần thể Kon Chư Răng, phản ánh nguy cơ suy giảm do khai thác và thu hẹp môi trường sống.
• Chỉ thị phân tử ISSR và SSR đều hiệu quả trong đánh giá đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể Bách xanh.
• Mối quan hệ di truyền giữa các cá thể trong cùng quần thể gần gũi, phân biệt rõ ràng giữa các quần thể địa lý.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc khoanh vùng bảo vệ, nhân giống và tái tạo nguồn gen Bách xanh tại Tây Nguyên.
• Đề xuất các giải pháp bảo tồn cấp bách và nghiên cứu tiếp theo nhằm duy trì đa dạng di truyền và sự tồn tại lâu dài của loài.

Thực hiện khoanh vùng bảo vệ, phát triển chương trình nhân giống, nâng cao nhận thức cộng đồng và tiếp tục nghiên cứu đa dạng di truyền mở rộng. Các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để bảo vệ nguồn gen quý giá này.

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].