Nghiên cứu đa dạng di truyền loài dầu song nàng dipterocarpus dyeri pierre ở rừng nhiệt đới đông nam bộ

Nghiên cứu đa dạng di truyền loài dầu song nàng Dipterocarpus dyeri Pierre tại rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ, góp phần bảo tồn và phát triển bền vững.

• Tác giả: Cao Thị Việt Nga
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Loài Dầu Song Nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) Tại Rừng Nhiệt Đới Đông Nam Bộ
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan cây họ Dầu (Dipterocarpaceae)
• 1.2. Cây Dầu song nàng
• 1.3. Đánh giá đa dạng di truyền bằng sinh học phân tử
• 1.3.1. Quần thể và tính đa dạng di truyền của quần thể
• 1.3.2. Một số kỹ thuật trong nghiên cứu đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử
• 1.4. Các nghiên cứu đa dạng di truyền họ Dầu
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 2. Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Khu Bảo tồn Thiên nhiên và Văn hóa Đồng Nai
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Các bước nghiên cứu
• 2.3.2. Khảo sát ngoài thực địa
• 2.3.3. Phương pháp tách chiết DNA tổng số
• 2.3.4. Trình tự mồi sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền loài Dầu song nàng
• 2.3.5. Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction)
• 2.3.6. Phương pháp điện di
• 2.3.7. Phân tích số liệu
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số và phân tích PCR-SSR
• 3.2. Đánh giá hiệu quả chỉ thị marker SSR
• 3.3. Kết quả phân tích đa dạng di truyền loài Dầu song nàng bằng chỉ thị phân tử SSR
• 3.3.1. Tần số allele trong quần thể
• 3.3.2. Đa dạng di truyền loài Dầu song nàng
• 3.3.3. Hệ số cận noãn
• 3.3.4. Khoảng cách di truyền và hệ số tương đồng di truyền quần thể
• 3.3.5. Mối quan hệ di truyền giữa 3 quần thể Dầu song nàng
• 3.3.6. Phân tích AMOVA
• 3.3.7. Mức độ khác nhau giữa các quần thể
• 3.4. Kết quả phân tích thụ phấn chéo ở mỗi cây trội và quần thể
• 3.5. Một số giải pháp bảo tồn loài Dầu song nàng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu đa dạng di truyền loài Dầu song nàng

Nghiên cứu đa dạng di truyền loài Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) tại rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ là một chủ đề quan trọng trong bảo tồn và phát triển bền vững. Loài cây này không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng. Việc hiểu rõ về đa dạng di truyền của loài này sẽ giúp các nhà khoa học và quản lý đưa ra các giải pháp bảo tồn hiệu quả.

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của loài Dầu song nàng

Dầu song nàng là loài cây lớn, phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía Nam Việt Nam. Gỗ của loài này có chất lượng cao, được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, môi trường sống của loài đang bị đe dọa do khai thác và biến đổi khí hậu.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu đa dạng di truyền

Đa dạng di truyền là yếu tố quyết định khả năng thích nghi của loài trước những biến đổi môi trường. Nghiên cứu này không chỉ giúp bảo tồn loài mà còn góp phần vào việc phục hồi các hệ sinh thái rừng bị suy thoái.

II. Vấn đề và thách thức trong bảo tồn loài Dầu song nàng

Mặc dù loài Dầu song nàng có giá trị kinh tế và sinh thái cao, nhưng hiện nay đang phải đối mặt với nhiều thách thức. Việc khai thác gỗ trái phép, mất môi trường sống và biến đổi khí hậu là những yếu tố chính đe dọa sự tồn tại của loài này.

2.1. Tác động của con người đến môi trường sống

Khai thác gỗ trái phép và chuyển đổi mục đích sử dụng đất đã làm giảm diện tích rừng tự nhiên, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển của loài Dầu song nàng. Các hoạt động này không chỉ làm suy giảm số lượng cây mà còn làm mất đi đa dạng di truyền của loài.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến loài

Biến đổi khí hậu dẫn đến sự thay đổi trong điều kiện sinh thái, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản và phát triển của loài Dầu song nàng. Nhiệt độ tăng cao và lượng mưa không ổn định có thể làm giảm khả năng nảy mầm của hạt giống.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền loài Dầu song nàng

Để đánh giá đa dạng di truyền của loài Dầu song nàng, nhiều phương pháp sinh học phân tử đã được áp dụng. Các kỹ thuật như PCR, SSR và phân tích di truyền giúp xác định mức độ đa dạng di truyền trong quần thể.

3.1. Kỹ thuật PCR trong nghiên cứu di truyền

Phương pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) cho phép khuếch đại các đoạn DNA đặc trưng của loài Dầu song nàng. Kỹ thuật này giúp xác định các chỉ thị di truyền quan trọng trong việc phân tích đa dạng di truyền.

3.2. Phân tích SSR và ứng dụng trong nghiên cứu

Kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeat) được sử dụng để đánh giá mức độ đa dạng di truyền của loài. Phương pháp này cho phép phát hiện các biến thể di truyền trong quần thể, từ đó đưa ra các giải pháp bảo tồn hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy loài Dầu song nàng có mức độ đa dạng di truyền cao, điều này cho thấy khả năng thích nghi tốt của loài trước những biến đổi môi trường. Những thông tin này có thể được sử dụng để xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả.

4.1. Đánh giá đa dạng di truyền qua các chỉ thị phân tử

Kết quả phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt về đa dạng di truyền giữa các quần thể Dầu song nàng. Điều này cho thấy sự cần thiết phải bảo tồn các quần thể khác nhau để duy trì nguồn gen.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào bảo tồn

Thông tin từ nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc xây dựng các chương trình bảo tồn và phục hồi loài Dầu song nàng. Các biện pháp bảo tồn cần được thực hiện đồng bộ để đảm bảo sự phát triển bền vững của loài.

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

Nghiên cứu đa dạng di truyền loài Dầu song nàng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn trong bảo tồn và phát triển bền vững. Việc tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các biện pháp bảo tồn là cần thiết để đảm bảo sự tồn tại của loài trong tương lai.

5.1. Tầm quan trọng của bảo tồn đa dạng di truyền

Bảo tồn đa dạng di truyền là yếu tố quan trọng giúp duy trì sự sống còn của loài Dầu song nàng. Các biện pháp bảo tồn cần được thực hiện để đảm bảo sự phát triển bền vững của loài trong môi trường tự nhiên.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật mới và cải tiến các phương pháp hiện có để đánh giá đa dạng di truyền. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong công tác bảo tồn và phục hồi loài Dầu song nàng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu hệ thực vật nhiệt đới phong phú với khoảng 15.000 loài, trong đó có xấp xỉ 20% là loài đặc hữu. Các loài cây thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae) giữ vai trò thống lĩnh sinh thái và mang lại giá trị kinh tế lâm sản vượt trội. Tuy nhiên, áp lực khai thác quá mức và chuyển đổi mục đích sử dụng đất đã làm suy giảm nghiêm trọng diện tích rừng tự nhiên. Theo số liệu thống kê lâm nghiệp, diện tích rừng họ Dầu tại vùng Đông Nam Bộ đã sụt giảm mạnh mẽ từ 1.146.275 ha (chiếm 49% diện tích toàn vùng vào năm 1959) xuống chỉ còn 183.081 ha (tương đương 8% diện tích vào năm 1992).

Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) là một trong những loài cây thân gỗ lớn nhất của họ Dầu, cho chất lượng gỗ cao và nguồn nhựa dầu quý giá. Do môi trường sống bị thu hẹp và chia cắt, loài thực vật này đã được xếp vào cấp nguy cấp Sách đỏ Việt Nam năm 2007 ở bậc Sẽ nguy cấp (VU A1c,d + 2c,d).

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ sinh học được thực hiện năm 2018 nhằm đánh giá hiện trạng, mức độ đa dạng di truyền và các thông số thụ phấn chéo của 3 quần thể Dầu song nàng tại Rừng phòng hộ Tân Phú, Khu Bảo tồn Thiên nhiên và Văn hóa Đồng Nai (Mã Đà) và Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát. Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử vi vệ tinh (SSR) để cung cấp các dẫn liệu khoa học định lượng (hệ số đa dạng dị hợp tử, chỉ số đa hình PIC, cấu trúc phân hóa AMOVA), tạo tiền đề vững chắc cho việc xây dựng chiến lược bảo tồn nguồn gen và phục hồi hệ sinh thái rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết Di truyền học quần thể (Population Genetics) và Di truyền bảo tồn (Conservation Genetics) làm nền tảng phân tích. Theo quy luật tiến hóa phân tử, tiềm năng thích nghi và khả năng sống sót lâu dài của một loài phụ thuộc trực tiếp vào mức độ đa dạng di truyền được duy trì trong và giữa các quần thể. Hiện tượng phân cắt sinh cảnh (habitat fragmentation) làm chia nhỏ các quần thể liên tục thành những mảng rừng cô lập, thúc đẩy quá trình giao phối cận noãn, làm suy thoái nội phối và làm gia tăng nguy cơ xói mòn nguồn gen.

Bên cạnh đó, nghiên cứu tích hợp các khái niệm di truyền học phân tử cốt lõi:

• Chỉ thị vi vệ tinh (Simple Sequence Repeat - SSR): Các đoạn DNA gồm 1 đến 6 cặp base lặp lại liên tiếp, có tính đồng trội và mức độ đa hình rất cao.
• Độ đa dạng thông tin đa hình (Polymorphic Information Content - PIC): Đại lượng đo lường khả năng phân biệt kiểu gen và phát hiện đa hình của từng locus mồi.
• Hệ số dị hợp tử quan sát (Ho) và dị hợp tử kỳ vọng (He): Phản ánh cấu trúc di truyền và mức độ cân bằng di truyền quần thể theo định luật Hardy-Weinberg.
• Hệ số phân hóa di truyền (FST) và hệ số cận noãn (F): Xác định mức độ cách ly di truyền giữa các vùng địa lý và mức độ tự thụ phấn nội tại.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành khảo sát thực địa và thu thập tổng cộng 73 mẫu vỏ thân từ các cá thể cây trưởng thành phân bố ngẫu nhiên theo tuyến tại 3 khu rừng phòng hộ và bảo tồn tiêu biểu ở Đông Nam Bộ:

• Rừng phòng hộ Tân Phú (Đồng Nai): 21 mẫu, thu thập tại độ cao 116 đến 127 m so với mực nước biển.
• Khu Bảo tồn Thiên nhiên và Văn hóa Đồng Nai (Mã Đà): 25 mẫu, thu thập tại độ cao 98 đến 119 m.
• Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát (Tây Ninh): 27 mẫu, thu thập tại độ cao 10 đến 20 m.

Ngoài ra, 9 cây trội ưu việt (ký hiệu từ SN01 đến SN09) tại Mã Đà được lựa chọn để thu hái hạt gieo ươm, phục vụ phân tích đặc tính thụ phấn chéo.

DNA tổng số được tách chiết từ mô vỏ cây theo phương pháp CTAB cải tiến (Doyle và Doyle). Phương pháp này được tối ưu hóa bằng cách bổ sung PVP 10% và Sodium metabisulfit 0,5% để loại bỏ hoàn toàn hợp chất thứ sinh và polyphenol đặc trưng của cây gỗ họ Dầu, đem lại dịch DNA tinh khiết với tỷ số OD260/OD280 đạt chuẩn từ 1,8 đến 2,0.

Kỹ thuật PCR được tiến hành với 9 cặp mồi SSR chuyên biệt (Dipt1, Dipt2, Dipt3, Dipt4, Dipt6, Dipt7, Dipt8, Shc2, Shc7) trên hệ thống máy luân nhiệt tự động qua 30 chu kỳ khuếch đại ở nhiệt độ bắt mồi từ 54 đến 56 độ C. Sản phẩm PCR được phân tách bằng phương pháp điện di trên gel Polyacrylamide 6% độ phân giải cao, nhuộm GelRed và đọc ảnh trên hệ thống soi gel chuyên dụng. Số liệu di truyền được xử lý toàn diện thông qua các phần mềm sinh tin học quốc tế gồm GenAlEx 6.5, Arlequin 3.1 (phân tích AMOVA), POPTREE2 (thiết lập sơ đồ phả hệ UPGMA) và MLTR (tính toán các thông số thụ phấn chéo).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích 73 mẫu Dầu song nàng với 9 cặp mồi vi vệ tinh SSR đã đem lại những phát hiện quan trọng về cấu trúc di truyền:

• Tính đa hình tuyệt đối: Toàn bộ 9 locus nghiên cứu (100%) đều biểu hiện tính đa hình cao ở cả 3 quần thể. Tổng cộng 35 allele khác nhau đã được ghi nhận, với kích thước phân đoạn khuếch đại dao động từ 114 bp đến 286 bp. Số lượng allele trung bình trên mỗi locus đạt 4,4; biến thiên từ 3 allele (ở các locus Dipt1, Dipt4, Dipt6) đến 5 allele (ở các locus Dipt2 và Dipt7).
• Hiệu quả phân loại vượt trội của bộ chỉ thị: Chỉ số PIC trung bình đạt 0,491, trong đó locus Dipt7 đạt giá trị cao nhất là 0,745 và locus Dipt1 thấp nhất là 0,219. Chỉ số phân biệt cá thể (PD) đạt giá trị trung bình 0,629 (dao động từ 0,256 đến 0,837), và chỉ số sai khác mồi (Rp) đạt trung bình 2,614 (cao nhất đạt 3,168 ở locus Dipt4).
• Phân bố tần số allele và phát hiện allele hiếm: Tần số allele có sự biến động rõ rệt giữa các vùng sinh thái. Tại locus Dipt1, allele 193 bp chiếm tỷ lệ áp đảo lên tới 90% ở quần thể Lò Gò – Xa Mát, trong khi tại Tân Phú và Mã Đà tần số này phân tán hơn. Nghiên cứu đã xác định các allele hiếm (tần số xuất hiện dưới 5% tổng mẫu) tại 5 locus (Dipt2, Dipt1, Dipt3, Dipt8, Shc7) trên cả 3 quần thể, tiêu biểu như allele 150 bp tại locus Dipt7 chỉ chiếm 4,8% ở Mã Đà và 3,7% ở Tân Phú.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu di truyền của loài Dầu song nàng có thể được mô tả và trực quan hóa chi tiết thông qua bảng phân tích phương sai phân tử AMOVA và sơ đồ cây quan hệ di truyền UPGMA dựa trên ma trận khoảng cách di truyền Nei. Cấu trúc bảng phân tích AMOVA chỉ ra rằng phần lớn biến dị di truyền tồn tại trong nội bộ các cá thể cùng quần thể, trong khi sự sai khác giữa 3 quần thể phản ánh mức độ thích nghi cục bộ và khoảng cách địa lý. Biểu đồ phân nhóm UPGMA chia 3 quần thể thành các nhánh rõ rệt, trong đó hai quần thể thuộc tỉnh Đồng Nai (Tân Phú và Mã Đà) có mức độ tương đồng di truyền gần gũi hơn so với quần thể Lò Gò – Xa Mát (Tây Ninh).

Khi so sánh với các nghiên cứu khác trong cùng phân họ, mức độ đa dạng thông tin di truyền của Dầu song nàng (PIC trung bình 0,491) cao hơn đáng kể so với loài Thông Xuân Nha (PIC = 0,324), và tương đồng với các loài cây họ Dầu bản địa khác như Dầu rái hay Sao đen. Nguyên nhân là do Dầu song nàng là loài cây gỗ lớn sống lâu năm, thụ phấn chéo nhờ gió và côn trùng, giúp duy trì dòng gen rộng rãi trong lịch sử tiến hóa. Tuy nhiên, việc diện tích rừng họ Dầu tại Đông Nam Bộ bị suy giảm hơn 80% trong giai đoạn 1959–1992 đã tạo ra các rào cản sinh cảnh, làm giảm kích thước quần thể hữu hiệu và tạo điều kiện cho hiện tượng trôi dạt di truyền (genetic drift) làm mất dần các allele hiếm ở những cánh rừng biệt lập.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các dẫn liệu di truyền học phân tử thu được, 4 nhóm giải pháp cấp thiết được đề xuất nhằm bảo tồn và phát triển bền vững loài Dầu song nàng:

• Tăng cường bảo tồn nguyên vị (In-situ): Khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt toàn bộ diện tích phân bố tự nhiên của loài tại 3 lâm phần Rừng phòng hộ Tân Phú, Khu Bảo tồn Thiên nhiên và Văn hóa Đồng Nai và Vườn Quốc gia Lò Gò – Xa Mát. Ban Quản lý các khu bảo tồn phối hợp cùng Chi cục Kiểm lâm địa phương thiết lập các trạm giám sát thường trực, phấn đấu duy trì mật độ tái sinh tự nhiên đạt trên 600 cây/ha và giảm thiểu 100% các hành vi khai thác gỗ trái phép trong giai đoạn 3 đến 5 năm tới.
• Triển khai bảo tồn chuyển vị (Ex-situ) và tuyển chọn giống: Thu thập nguồn gen và vật liệu sinh sản từ 9 cây mẹ trội (SN01 đến SN09) đã được định danh tại Mã Đà để xây dựng vườn giống nhân tạo và ngân hàng hạt giống chuẩn quốc gia. Các Viện nghiên cứu Lâm nghiệp và Vườn ươm công nghệ cao chủ trì thực hiện, đặt mục tiêu sản xuất 10.000 đến 15.000 cây con đạt tiêu chuẩn di truyền ưu việt trong khung thời gian 2024–2027.
• Thiết lập hành lang sinh thái xanh liên tỉnh: Xây dựng các dải rừng kết nối sinh thái giữa các khu rừng đặc dụng tại Đồng Nai và Tây Ninh nhằm khôi phục dòng gen trao đổi tự nhiên giữa các quần thể bị chia cắt, hướng tới mục tiêu duy trì hệ số trao đổi di truyền liên quần thể lớn hơn 1,0. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Đông Nam Bộ phối hợp thực hiện trong kế hoạch quy hoạch lâm nghiệp 5 đến 10 năm.
• Ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong kiểm định lâm sinh: Đưa bộ 9 chỉ thị vi vệ tinh SSR vào quy trình sàng lọc và giám sát chất lượng nguồn giống cây trồng lâm nghiệp trước khi đưa ra trồng phục hồi rừng. Các trung tâm nghiên cứu công nghệ sinh học thực hiện định kỳ 2 năm một lần nhằm loại bỏ hiện tượng thoái hóa cận noãn ở các thế hệ cây con.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tư liệu học thuật và thực tiễn giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

• Cán bộ quản lý tại các Ban quản lý Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng số liệu cấu trúc di truyền, tần số phân bố allele và tỷ lệ cận noãn để hoạch định phân khu bảo vệ nghiêm ngặt, thiết lập chiến lược cứu hộ nguồn gen thực vật nguy cấp tại chỗ một cách chuẩn xác.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ sinh học và Lâm nghiệp: Sử dụng toàn bộ quy trình tách chiết DNA cải tiến từ vỏ cây thân gỗ và phương pháp phân tích đa hình PCR-SSR trên gel Polyacrylamide 6% làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu di truyền thực vật rừng.
• Kỹ sư lâm sinh và các đơn vị sản xuất giống cây lâm nghiệp: Khai thác thông tin về 9 cây trội ưu việt và các thông số thụ phấn chéo để tổ chức thu hái hạt giống đạt độ đa dạng di truyền tối ưu, nâng tỷ lệ sống của cây con trồng phục hồi rừng lên trên 85%.
• Chuyên viên hoạch định chính sách tại Sở Nông nghiệp và PTNT cùng Bộ Tài nguyên và Môi trường: Tham khảo các căn cứ khoa học thực nghiệm về suy thoái sinh cảnh Đông Nam Bộ để bổ sung, cập nhật Sách đỏ và hoàn thiện các quy định pháp luật về bảo tồn đa dạng sinh học liên vùng.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao chỉ thị microsatellite (SSR) là lựa chọn tối ưu để phân tích đa dạng di truyền Dầu song nàng? Chỉ thị SSR là chỉ thị phân tử đồng trội có tính đa hình cao và khả năng lặp lại vượt trội trong các phản ứng PCR. Trong đề tài này, 9 locus SSR đã phát hiện được 35 allele với kích thước 114 đến 286 bp, giúp xác định chính xác trạng thái đồng hợp và dị hợp của từng cá thể cây rừng.

• Mức độ đa dạng di truyền của loài Dầu song nàng ở Đông Nam Bộ được đánh giá như thế nào? Đa dạng di truyền của loài được đánh giá ở mức trung bình khá với 100% locus đa hình và chỉ số PIC trung bình đạt 0,491. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các allele hiếm dưới 5% phản ánh quần thể đang chịu áp lực lớn từ sự suy giảm số lượng cá thể trong tự nhiên.

• Quá trình phân cắt nơi sống tác động thế nào đến nguồn gen loài Dầu song nàng? Diện tích rừng họ Dầu Đông Nam Bộ suy giảm từ 49% năm 1959 xuống 8% năm 1992 đã chia cắt không gian sinh tồn của loài. Sự cô lập địa lý cản trở dòng gen trao đổi giữa các lâm phần Tân Phú, Mã Đà và Lò Gò – Xa Mát, làm gia tăng nguy cơ suy thoái do giao phối cận noãn.

• Kỹ thuật tách chiết DNA từ vỏ thân cây Dầu song nàng có điểm gì đặc biệt? Vỏ cây thân gỗ họ Dầu tích tụ lượng lớn nhựa cây, tannin và polysaccharide gây ức chế phản ứng khuếch đại sinh học. Tác giả đã tối ưu hóa quy trình CTAB với đệm rửa chuyên biệt, tạo ra dịch DNA sạch không bị phân hủy với tỷ số tinh sạch OD260/OD280 ổn định từ 1,8 đến 2,0.

• Dữ liệu thụ phấn chéo từ 9 cây mẹ trội đóng góp gì cho công tác nhân giống lâm nghiệp? Kết quả phân tích từ 9 cây trội tại Mã Đà chứng minh loài duy trì tỷ lệ thụ phấn chéo tự nhiên cao. Điều này giúp các đơn vị lâm sinh tự tin thu thập nguồn hạt giống chất lượng cao từ các cây mẹ này để sản xuất cây con khỏe mạnh, phục vụ các dự án trồng làm giàu rừng.

Kết luận

• Đã khuếch đại thành công 9 locus vi vệ tinh SSR với 100% locus đạt tính đa hình, xác định tổng cộng 35 allele có kích thước dao động trong khoảng từ 114 bp đến 286 bp.
• Đánh giá toàn diện cấu trúc di truyền của 73 cá thể tại 3 lâm phần trọng điểm Đông Nam Bộ với chỉ số PIC trung bình đạt 0,491 và hệ số phân biệt PD đạt 0,629.
• Hoàn thiện quy trình tách chiết DNA tổng số chất lượng cao từ vỏ thân cây gỗ họ Dầu với độ tinh khiết OD260/OD280 đạt từ 1,8 đến 2,0.
• Cung cấp bằng chứng thực nghiệm về tác động tiêu cực của suy giảm diện tích rừng (từ 49% xuống 8%) lên sự phân hóa dòng gen của loài Dầu song nàng.
• Xác lập hồ sơ di truyền và đặc tính thụ phấn chéo của 9 cây mẹ trội tại Mã Đà làm nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác gieo ươm cây giống.

Công trình luận văn đã đóng góp hệ thống dữ liệu sinh học phân tử chuẩn xác và có giá trị lý luận lẫn thực tiễn cao cho chương trình bảo tồn nguồn gen thực vật rừng quý hiếm tại Việt Nam. Trong lộ trình 2025–2030, việc mở rộng ứng dụng chỉ thị SSR trên toàn bộ các quần thể họ Dầu là yêu cầu cấp thiết. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu hãy chủ động ứng dụng ngay các kết quả này vào quy trình chọn giống và phát triển rừng nhiệt đới bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Việt Nam có một hệ thực vật rất phong phú và đa dạng, trong đó có khoảng 20% số loài là đặc hữu. Các nhà khoa học dự đoán Việt Nam có khoảng 15.000 loài thực vật, trong đó trên 10.000 đã đƣợc nhận biết. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nh n nhƣ chiến tranh kéo dài, khai thác lạm dụng, du canh du cƣ, chuyển đổi mục đích sử dụng đất đã làm diện tích và chất lƣợng rừng của nƣớc ta bị suy giảm. Các hệ sinh thái rừng cũng bị suy thoái nghiêm trọng.

Nhiều loài thực vật rừng quý hiếm đang bị khai thác, chặt hạ trái phép nên đang đứng trƣớc nguy cơ bị đe doạ tuyệt chủng. Các loài cây họ Dầu là những loài c y rừng chiếm ƣu thế và đóng một vai trò sinh thái và kinh tế quan trọng. Hiện nay, có hơn 45 loài đƣợc biết đến thuộc 6 chi ở Việt Nam, chủ yếu là bản địa và đặc hữu. Bởi vì giá trị thƣơng mại và nhu cầu gỗ địa phƣơng, các loài cây họ Dầu đang bị khai thác mạnh.

Hơn nữa, trong nhiều năm, áp lực tăng trƣởng kinh tế đã dẫn đến một sự giảm lớn trong khu vực rừng và tăng mức độ ph n mảnh rừng còn sống sót. Những xu hƣớng này có ảnh hƣởng bất lợi đến môi trƣờng sống của c y họ Dầu. Hiện nay, 33 loài c y họ Dầu đang bị đe dọa ở mức độ toàn cầu. Loài c y Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri) có th n thẳng, gỗ tốt đƣợc sử dụng nhiều trong sơn kỹ nghệ hay đóng tàu.

Ngoài ra, chúng còn đƣợc sử dụng nhƣ một ngu n tinh dầu có giá trị. C y Dầu song nàng ph n bố trong các khu rừng nhiệt đới vùng đất thấp. Ở Việt Nam, do sự giảm của môi trƣờng sống và khai thác quá mức dẫn đến loài câynày đã đƣợc liệt kê là bị đe dọa. Theo sách đỏ Việt Nam năm 2007 Dầu song nàng đƣợc xếp vào bậc VU A1c,d + 2c, d; vì vậy rất cần những nghiên cứu bảo t n phát triển loài c y này.

Vì vậy đề tài này nghiên cứu tập trung đánh giá hiện trạng quần thể, mức độ đa dạng di truyền của ba 2 quần thể Dầu song nàng tại rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ bằng kỹ thuật SSR góp phần cho các nhà quản lý đƣa ra các giải pháp bảo t n, phục h i và phát triển bền vững. Mục tiêu, nội dung, ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài - Mục tiêu đề tài: Xác định đƣợc sự đa dạng di truyền và thụ phấn chéo của loài Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri) ở rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ. - Nội dung nghiên cứu:  Ph n tích đa dạng di truyền loài Dầu song nàng trên cơ sở ph n tích 9 cặp m i Microsatellite (SSR)  Xác định các thông số thụ phấn chéo loài Dầu song nàng ở rừng nhiệt đới Mã Đà (Đông Nam Bộ). - Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Kết quả nghiên cứu là dẫn liệu khoa học đa dạng di truyền loài Dầu song nàng phục vụ cho công tác bảo t n và phục h i loài hữu hiệu ở Việt Nam.

3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan cây họ Dầu (Dipterocarpaceace) Họ Dầu còn đƣợc gọi là Họ Hai cánh có danh pháp khoa học là Dipterocarpaceae g m có 17 chi và khoảng 580 – 680 loài cây thân gỗ chủ yếu ở các rừng mƣa nhiệt đới vùng đất thấp với quả hai cánh. Tên gọi khoa học của họ xuất phát từ chi điển hình là Dipterocarpus, có ngu n gốc từ tiếng Hy Lạp (di là hai, pteron là cánh và karpos là quả, nghĩa là quả có hai cánh). Các chi lớn nhất là Shorea (196 – 360 loài), Hopea (105 loài), Dipterocarpus (70 loài) và Vatica (60 – 65 loài).

Nhiều loài chiếm ƣu thế trong các hệ sinh thái rừng, thông thƣờng có thể cây cao tới 40–70 m, đôi khi trên 80 m (Dryobalanops, Hopea và Shorea). Họ Dầu (Dipterocarpaceae) g m 3 phân họ. Monotoideae g m có 3 chi và 30 loài phân bố ở Châu Phi, đảo Madagascar và vùng Amazon thuộc Colombia. Pakaraimoideae g m có 1 loài duy nhất là Pakaraimaea roraimae, ph n bố ở vùng cao nguyên Guiana (Nam Mỹ).

Dipterocarpoideae là ph n họ lớn nhất g m có 13 chi và 470 - 650 loài. Khu vực ph n bố bao g m Seychelles, Sri Lanka, Ấn Độ, Đông Nam Á, New Guinea, nhƣng chủ yếu ở miền t y Malesia, tại đ y chúng tạo thành quần thể thống lĩnh trong các cánh rừng vùng đất thấp [1,2,18]. Ở Việt Nam theo danh lục các loài thực vật ở Việt Nam, họ Dầu (Dipterocarpaceae) g m 6 chi, 42 loài và 3 phân loài, trong đó: chi Vên vên (Anisoptera) có 2 loài; chi Dầu (Dipterocarpus) có 11 loài và 2 phân loài; chi Kiền kiền (Hopea) có 11 loài; chi Chò chỉ (Parashorea) có 2 loài; chi Sến mủ (Shorea) có 8 loài; chi Táu (Vatica) có 8 loài và 1 phân loài. Theo Nguyễn Hoàng Nghĩa (2005), Việt Nam có 42 loài và 1 phân loài thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae), trong đó: chi Vên vên (Anisoptera) có 1 loài.

Hai loài Vên vên trong danh lục thực vật Việt Nam gộp lại thành 1 loài là Vên vên 4 (A. costata); chi Dầu (Dipterocarpus) có 12 loài, bổ sung loài Dầu cát (D. condorensis) so với Danh lục thực vật Việt Nam; chi Kiền kiền (Hopea) có 11 loài trong đó không nhắc đến loài Sao xanh (H. helferi) nhƣ trong Danh lục thực vật Việt Nam và bổ sung thêm một loài chƣa định danh chính xác là Sao đá (Hopea sp.); chi Chò chỉ (Parashorea) có 2 loài; chi Sến mủ (Shorea) có 8 loài và chi Táu (Vatica) có 8 loài với 1 phân loài.

Theo tác giả, các loài Sao đá (Hopea sp. condorensis) đƣợc ghi nhận thực sự t n tại ở Việt Nam trong khi các loài khác là Sao xanh (H. helferi), Kiền kiền nhẵn (A. scaphula) không chắc chắn t n tại ở Việt Nam [1,2].

Về thực trạng của họ Dầu, có 23 loài đƣợc ghi nhận mức bị đe dọa theo IUCN (2001), trong đó 2 loài rất nguy cấp (CR) có 3 loài nguy cấp (EN) và 18 loài đang bị đe dọa (VU). Theo Sách đỏ Việt Nam (2007), có 11 loài đƣợc xếp hạng đe dọa, trong đó có 1 loài rất nguy cấp (CR), 5 loài nguy cấp (EN) và 5 loài đang bị đe dọa (VU) [1,2,3]. Về sự phân bố, theo Nguyễn Hoàng Nghĩa (2005), các loài họ Dầu (Dipterocarpaceae) phân bố trong các sinh cảnh rừng khô cây họ Dầu, rừng mƣa mùa thƣờng xanh hoặc nửa rụng lá, rừng kín mƣa mùa thƣờng xanh ẩm [6]. Các loài họ Dầu (Diptercarpaceae) là những loài cây gỗ có giá trị kinh tế cao bởi thân thẳng, gỗ tốt và chiếm lĩnh các sinh cảnh tốt.

Khoảng giữa những năm 80 của thế kỷ trƣớc, chúng chiếm đến 25% thị phần thƣơng mại gỗ cứng của thế giới, trong đó hơn 80% là Shorea. Bên cạnh đó, nhựa và các hợp chất của câu họ Dầu cũng có giá trị cao nhƣ resin, oleoresin, lac hoặc chiết xuất các chất béo có bơ từ quả [14]. Theo Viện Điều tra quy hoạch rừng (1995), năm 1959 diện tích các loại rừng có cây họ Dầu ở Đông Nam Bộ là 1146 275 ha (chiếm 49% diện tích toàn vùng). Đến năm 1968 giảm xuống còn 834 050 ha (chiếm 36% diện tích 5 khu vực), năm 1982 giảm còn 416 900 ha (bằng 18% diện tích) và năm 1992 chỉ còn 183 081 ha (8%).

Rõ ràng là việc bảo t n các loài cây họ Dầu ở nƣớc ta đã trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết, nó góp phần vào việc bảo t n ngu n gen cây rừng đang có nguy cơ tuyệt chủng ở nƣớc ta. Cây Dầu song nàng Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) là cây thuộc họ Dầu có kích thƣớc lớn nhất, phân bố ở các tỉnh phía Nam. Gỗ cứng, khá nặng (tỷ trọng 0.8) có giác lõi phân biệt; lõi màu đỏ n u, đƣợc dùng để đóng tài hoặc chế tạo đ gỗ. C y cũng cho loại nhựa nhƣ Dầu rái, dùng trong kỹ nghệ sơn hay đóng tàu.

Hiện nay, nơi cƣ trú của c y đang bị tàn phá và thu hẹp, cây bị khai thác mạnh, có xu hƣớng bị tiêu diệt ở từng vùng lớn, đƣợc phân loại vào nhóm VU A1c,d + 2c,d. Vì vậy, việc nghiên cứu và bảo t n ngu n gen của loài này rất cần thiết [2]. Trong tự nhiên, hạt Dầu song nàng chỉ nảy mầm khi đất đủ ẩm nhờ có mƣa lớn. Nếu không gặp mƣa, chúng sẽ mất sức nảy mầm nhanh chóng sau 1 – 2 tuần kể từ khi rụng xuống đất.

Hạt Dầu song nàng chỉ nảy mầm trong bóng râm, không nảy mầm trên nền đất trống có nhiều ánh sáng và khô hạn. Ngoài ra, Dầu song nàng có khả năng sinh sản mạnh bằng ch i gốc, nhƣng chỉ bắt gặp ở những gốc chặt có D0 < 20 cm, sinh sản tốt nhất trên những gốc chặt có đƣờng kính từ 3 – 7 cm và chiều cao dƣới 20 cm. Gốc chặt có khả năng sinh ch i nhiều lần. Điều kiện đất ẩm mát dƣới tán rừng có độ tàn che 0,5 – 0,6 hoặc môi trƣờng trong các lỗ trống là tối ƣu cho tái sinh ch i của dầu song nàng.

Cây ch i thƣờng hình thành dƣới tán rừng sau khi khai thác hoặc dƣới tán cây mẹ bị đổ gẫy do gió hay chết tự nhiên. Ngoài ra, theo Lê Văn Long (2016) nghiên cứu về đặc điểm sinh học cũng nhƣ ƣu hợp của Dầu song nàng trên 6 ô tiêu chuẩn, số loài cây gỗ bắt gặp trong những ƣu hợp Dầu song nàng trên đất xám (43 loài) thấp hơn so với 6 ƣu hợp Dầu song nàng trên đất n u đỏ (49 loài). Những loài cây gỗ ƣu thế và đ ng ƣu thế đối với ƣu hợp Dầu song nàng trên đất xám và đất n u đỏ biến động động từ 6 – 9 loài. Mật độ của ƣu hợp Dầu song nàng trên đất n u đỏ (660 cây/ha) còn ở đất xám (616 cây/ha).

Những ƣu hợp Dầu song nàng có khả năng tái sinh tự nhiên khá tốt dƣới tán rừng, quá trình tái sinh diễn ra liên tục theo thời gian, phần lớn cây tái sinh có ngu n gốc hạt và có chất lƣợng tốt. Cây tái sinh Dầu song nàng phân bố trên mặt đất theo dạng phân bố cụm [16]. Đánh giá đa dạng di truyền bằng sinh học phân tử 1. Quần thể và tính đa dạng di truyền của quần thể Quần thể là tập hợp một nhóm cá thể của một loài, sống trong cùng một không gian nhất định, có khả năng sinh sản để tạo ra cơ thể mới hữu thụ.

Quần thể là đơn vị tiến hóa của loài trong tự nhiên.