Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tập Đoàn Địa Lan Cymbidium Khu Vực Miền Núi Đông Bắc Việt Nam

• Tác giả: Phạm Phương Thu
• Người hướng dẫn: Ngô Xuân Bình
• Trường học: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di Truyền Và Chọn Giống Cây Trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Tập Đoàn Địa Lan (Cymbidium) Khu Vực Miền Núi Đông Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của luận án
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Những đóng góp mới của luận án
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1. Giới thiệu chung về hoa lan
• 2.2. Đặc điểm thực vật học, phân loại và phân bố của chi lan kiếm
• 2.2.1. Phân loại
• 2.2.2. Phân bố
• 2.3. Nguồn gen lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc Việt Nam
• 2.4. Giá trị, thực trạng khai thác và bảo tồn nguồn gen lan kiếm
• 2.5. Tình hình nghiên cứu chi lan kiếm trên thế giới và Việt Nam
• 2.6. Nghiên cứu đa dạng di truyền chi lan kiếm trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.7. Nghiên cứu nhân giống và lai tạo chi lan kiếm trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.8. Các kết luận qua phân tích tổng quan
• 3. CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương đánh giá đa dạng di truyền ở mức hình thái
• 3.3.2. Kỹ thuật sinh học phân tử
• 3.3.3. Phương pháp lai tạo giống nguồn gen lan kiếm
• 3.3.4. Phương pháp nhân giống in vitro
• 3.3.5. Phần mềm xử lý số liệu
• 3.3.6. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 4. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 24 mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc bằng chỉ thị hình thái
• 4.2. Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 24 mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc bằng chỉ thị phân tử
• 4.3. Kết quả PCR các mẫu giống lan kiếm nghiên cứu
• 4.4. Kết quả giải trình tự vùng lục lạp mẫu giống lan kiếm nghiên cứu
• 4.5. Kết quả nhận biết các mẫu giống lan kiếm nghiên cứu
• 4.6. Kết quả xác định các chỉ thị phân tử đặc trưng để nhận dạng các mẫu giống lan kiếm nghiên cứu
• 4.7. So sánh, phân tích mối tương quan giữa tập đoàn lan kiếm nghiên cứu ở cây đa dạng di truyền bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử
• 4.8. Đề xuất các hướng nghiên cứu, sử dụng nguồn gen lan kiếm hiện có
• 4.9. Nghiên cứu nhân giống một số mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc bằng phương pháp nhân giống in vitro
• 4.10. Kết quả nhân giống in vitro loài lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (Cymbidium wenshanense)
• 4.11. Kết quả nhân giống in vitro loài địa lan Bạch ngọc (Cymbidium mastersii)
• 4.12. Nghiên cứu lai, tạo vật liệu khởi đầu từ một số mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc
• 4.13. Khả năng đậu quả của một số tổ hợp lai lan kiếm có nguồn gốc từ vùng núi Đông Bắc Việt Nam
• 4.14. Khảo sát và xác định marker nhận dạng con lai F1 ở giai đoạn sớm bằng chỉ thị phân tử SSR
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• Danh mục các công trình khoa học công bố liên quan đến luận án tiến sĩ
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Địa Lan Cymbidium

Họ Lan (Orchidaceae) là một trong những họ thực vật lớn nhất, với khoảng 800 chi phân bố rộng khắp trên thế giới. Chi Địa lan Cymbidium, với những loài hoa lớn, đẹp và bền, là một phần quan trọng của họ này. Chi này phân bố chủ yếu ở khu vực Đông Nam Á. Theo các số liệu đã công bố, chi lan kiếm trên thế giới hiện nay có khoảng 120 loài trong đó châu Á có 52 loài, tại Việt Nam có 24 loài. Nghiên cứu mới nhất về lan kiếm cho biết, các loài trong chi lan kiếm có bộ NST 2n = 2x = 40. Tuy nhiên, sự khai thác quá mức và phá rừng đang đe dọa sự tồn tại của nhiều loài lan kiếm, đặc biệt là ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu và bảo tồn đa dạng di truyền của chi lan này là vô cùng cấp thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá đa dạng di truyền địa lan Cymbidium ở khu vực miền núi Đông Bắc Việt Nam, nhằm phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Chi Địa Lan Cymbidium

Chi Địa lan Cymbidium thuộc họ Lan (Orchidaceae), bộ măng tây (Asparagales). Các loài trong chi này có đặc điểm chung là hoa lớn, đẹp, và thường sống phụ sinh trên cây hoặc trên các hốc đá. Tại Việt Nam, chi lan kiếm có 24 loài. Theo nghiên cứu của giáo sư Trần Duy Quý, trong 24 loài lan kiếm tại Việt Nam, có 13 loài bám trên cây, 5 loài mọc trên đất hoặc bám trên đá, 5 loài bám trên cây hoặc hoặc bám trên đá, có 1 loài không có lá chỉ sống trong mùn nhờ một hệ thống rễ rất phát triển. Chi Địa lan Cymbidium có giá trị kinh tế và thẩm mỹ cao, được ưa chuộng trong trang trí và làm cảnh.

1.2. Phân Bố Địa Lan Cymbidium Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, chi Địa lan Cymbidium phân bố chủ yếu ở khu vực miền núi phía Bắc, miền Trung và Tây Nguyên. Các kết quả điều tra cho thấy có 6 vùng phân bố lan kiếm chính bao gồm: (1) phía Tây Bắc Bộ, (2) phía Đông Bắc Bộ và trung tâm Bắc Bộ, (3) Bắc Trung Bộ, (4) khu vực Trung Bộ, (5) Tây Nguyên, (6) Nam Trung Bộ và Nam Bộ. Trong 6 vùng trên, chi lan kiếm được phân bố chủ yếu ở... Điều này cho thấy sự đa dạng về môi trường sống và điều kiện khí hậu đã tạo nên sự phong phú về loài và biến dị di truyền của chi lan này.

II. Thách Thức Bảo Tồn Nguồn Gen Địa Lan Cymbidium Quý Hiếm

Mặc dù Việt Nam có nguồn tài nguyên Địa lan Cymbidium phong phú, nhưng đang đối mặt với nhiều thách thức lớn. Sự khai thác quá mức, nạn phá rừng và biến đổi khí hậu đang đe dọa nghiêm trọng đến sự tồn tại của nhiều loài lan quý hiếm. Các nghiên cứu về lan kiếm ở Việt Nam còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào một số loài nhập nội hoặc có giá trị kinh tế cao. Việc nghiên cứu một cách hệ thống về đặc điểm hình thái và đa dạng di truyền của chi lan kiếm còn chưa được quan tâm đúng mức. Vấn đề lai tạo để tạo ra giống hoa lan kiếm mới mang bản quyền Việt Nam vẫn còn bỏ ngỏ. Do đó, cần có những giải pháp bảo tồn và phát triển bền vững nguồn gen Địa lan Cymbidium quý giá này.

2.1. Nguy Cơ Mất Nguồn Gen Địa Lan Cymbidium

Sự khai thác ồ ạt và thiếu kiểm soát đã dẫn đến tình trạng suy giảm nghiêm trọng số lượng cá thể của nhiều loài Địa lan Cymbidium trong tự nhiên. Nạn phá rừng làm mất môi trường sống tự nhiên của lan, khiến chúng khó có thể tái sinh và phát triển. Biến đổi khí hậu cũng gây ra những tác động tiêu cực đến sự sinh trưởng và phát triển của lan, làm tăng nguy cơ tuyệt chủng của nhiều loài. Cần có những biện pháp khẩn cấp để ngăn chặn tình trạng này.

2.2. Thiếu Hụt Nghiên Cứu Về Đa Dạng Di Truyền Địa Lan

Các nghiên cứu về đa dạng di truyền của chi lan kiếm ở Việt Nam còn rất hạn chế. Hầu hết các nghiên cứu chỉ tập trung vào một số loài có giá trị kinh tế cao, bỏ qua nhiều loài lan quý hiếm khác. Việc thiếu thông tin về đặc điểm di truyền của các loài lan này gây khó khăn cho công tác bảo tồn và phát triển. Cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn để đánh giá đầy đủ đa dạng di truyền của chi lan kiếm ở Việt Nam.

III. Phương Pháp Đánh Giá Đa Dạng Di Truyền Địa Lan Cymbidium

Để đánh giá đa dạng di truyền của Địa lan Cymbidium, cần sử dụng kết hợp nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm đánh giá hình thái và phân tích phân tử. Đánh giá hình thái dựa trên các đặc điểm quan sát được của cây, như hình dạng lá, màu sắc hoa, kích thước cây. Phân tích phân tử sử dụng các chỉ thị DNA để xác định sự khác biệt về cấu trúc di truyền giữa các cá thể. Kết hợp cả hai phương pháp này sẽ cho phép đánh giá một cách toàn diện và chính xác đa dạng di truyền của Địa lan Cymbidium.

3.1. Đánh Giá Đa Dạng Hình Thái Địa Lan Cymbidium

Đánh giá hình thái là phương pháp truyền thống để xác định sự khác biệt giữa các loài và các giống lan. Các đặc điểm hình thái được sử dụng bao gồm hình dạng lá, kích thước và màu sắc hoa, cấu trúc thân và rễ. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện, nhưng có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường. Bảng đánh giá một số đặc điểm hình thái theo quy phạm khảo nghiệm DUS cho lan kiếm của UPOV được sử dụng để mã hoá theo ma trận các tính trạng hình thái của tập đoàn 24 mẫu giống lan kiếm.

3.2. Phân Tích Phân Tử Đa Dạng Di Truyền Địa Lan

Phân tích phân tử sử dụng các chỉ thị DNA để xác định sự khác biệt về cấu trúc di truyền giữa các cá thể. Các chỉ thị DNA phổ biến được sử dụng bao gồm SSR (Simple Sequence Repeats), ISSR (Inter-Simple Sequence Repeat) và trình tự gen. Phương pháp này cho phép đánh giá đa dạng di truyền một cách chính xác và khách quan, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường. Kết quả PCR các mẫu giống lan kiếm nghiên cứu và kết quả giải trình tự vùng lục lạp mẫu giống lan kiếm nghiên cứu được sử dụng để nhận biết các mẫu giống lan kiếm nghiên cứu.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Di Truyền Trong Bảo Tồn Địa Lan Cymbidium

Nghiên cứu đa dạng di truyền có vai trò quan trọng trong công tác bảo tồn Địa lan Cymbidium. Thông tin về cấu trúc di truyền của các loài lan giúp xác định các quần thể có giá trị bảo tồn cao, lựa chọn các cá thể để nhân giống và tái trồng, và xây dựng các chương trình bảo tồn hiệu quả. Ngoài ra, nghiên cứu di truyền cũng giúp xác định các loài lan có nguy cơ tuyệt chủng cao, từ đó có những biện pháp bảo vệ kịp thời.

4.1. Xác Định Quần Thể Địa Lan Cymbidium Cần Ưu Tiên Bảo Tồn

Nghiên cứu đa dạng di truyền giúp xác định các quần thể lan có đa dạng di truyền cao, có khả năng thích ứng tốt với biến đổi môi trường. Các quần thể này cần được ưu tiên bảo tồn để duy trì nguồn gen quý giá của chi lan kiếm. So sánh, phân tích mối tương quan giữa tập đoàn lan kiếm nghiên cứu ở cây đa dạng di truyền bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử để đề xuất các hướng nghiên cứu, sử dụng nguồn gen lan kiếm hiện có.

4.2. Nhân Giống Và Tái Trồng Địa Lan Cymbidium Quý Hiếm

Nghiên cứu di truyền giúp lựa chọn các cá thể lan có đặc điểm tốt để nhân giống và tái trồng. Việc nhân giống có thể được thực hiện bằng phương pháp truyền thống hoặc bằng phương pháp nuôi cấy mô. Tái trồng lan vào môi trường tự nhiên giúp phục hồi các quần thể lan bị suy giảm và tăng cường đa dạng sinh học.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Nhân Giống In Vitro Địa Lan Cymbidium

Nghiên cứu nhân giống in vitro một số mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc bằng phương pháp nhân giống in vitro. Kết quả nhân giống in vitro loài lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (Cymbidium wenshanense) và kết quả nhân giống in vitro loài địa lan Bạch ngọc (Cymbidium mastersii) cho thấy tiềm năng lớn trong việc bảo tồn và phát triển các loài lan quý hiếm. Phương pháp này cho phép nhân nhanh số lượng lớn cây giống từ một mẫu ban đầu, giúp giảm áp lực khai thác từ tự nhiên.

5.1. Nhân Giống In Vitro Lan Kiếm Bạch Ngọc Đuôi Công

Hạt lan kiếm Bạch ngọc đuôi công nảy mầm và phát triển tốt trên môi trường MS. Ảnh hưởng của cytokinin (Kinetin, TDZ, BA) đến khả năng nhân nhanh chồi lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (sau 8 tuần) và ảnh hưởng của đường sucrose đến khả năng nhân nhanh chồi lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (sau 8 tuần) được nghiên cứu chi tiết. Ảnh hưởng của auxin (IBA, NAA, IAA) đến khả năng tái sinh rễ lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (sau 8 tuần) và ảnh hưởng của NAA kết hợp với than hoạt tính đến khả năng tái sinh rễ của chồi lan kiếm Bạch ngọc đuôi công (sau 8 tuần) cũng được đánh giá.

5.2. Nhân Giống In Vitro Địa Lan Bạch Ngọc

Ảnh hưởng của nhóm cytokinins (Kinetin; TDZ, BA) đến khả năng tái sinh chồi từ rễ lan kiếm Bạch ngọc (sau 8 tuần) và ảnh hưởng của đường sucrose đến khả năng tạo chồi từ rễ lan kiếm Bạch ngọc trong điều kiện in vitro (sau 8 tuần) được nghiên cứu. Ảnh hưởng của BA kết hợp NAA đến khả năng tạo cây con lan kiếm Bạch ngọc từ rễ trong điều kiện in vitro ( sau 8 tuần) cũng được đánh giá.

VI. Lai Tạo Và Chọn Tạo Giống Địa Lan Cymbidium Mới

Nghiên cứu lai, tạo vật liệu khởi đầu từ một số mẫu giống lan kiếm khu vực miền núi Đông Bắc. Khả năng đậu quả của một số tổ hợp lai lan kiếm có nguồn gốc từ vùng núi Đông Bắc Việt Nam được đánh giá. Khảo sát và xác định xác định marker nhận dạng con lai F1 ở giai đoạn sớm bằng chỉ thị phân tử SSR giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống và nâng cao hiệu quả.

6.1. Tạo Quần Thể Lai F1 Địa Lan Cymbidium

Một số đặc điểm hình thái hoa, lá của các mẫu giống dùng làm bố, mẹ tạo quần thể lai F1 được ghi nhận. Tỷ lệ đậu quả của một số tổ hợp lai lan kiếm vùng núi Đông Bắc được xác định. Một số hình ảnh kết quả lai tạo nguồn gen lan kiếm vùng núi Đông Bắc Việt Nam (sau 8 tháng thụ phấn) được ghi lại.

6.2. Xác Định Marker Nhận Dạng Con Lai Sớm

Một số hình ảnh từ khi lai tạo trên cây mẹ ♀ DL19 đến khi thu nhận quả của cặp lai ♀ DL19 (Kiếm lô hội) x ♂ DL21 (Kiếm vàng) và một số hình ảnh từ khi lai tạo trên cây mẹ ♀ DL17 đến khi thu nhận quả lai của cặp lai ♀ DL17 (Mạc xuân) x ♂ DL21 (Kiếm lô hội) được ghi lại. Kết quả khảo sát đa hình bố mẹ của cặp lai giữa ♀ DL21 (Kiếm vàng) x ♂ DL15 (Kiếm trắng) với chỉ thị phân tử SSR, kết quả khảo sát đa hình bố mẹ của cặp lai giữa ♀ DL19 (Kiếm lô hội) x ♂ DL15 (Kiếm vàng) với chỉ thị phân tử SSR và kết quả khảo sát đa hình bố mẹ của cặp lai giữa ♀ DL17 (Mạc xuân) x ♂ DL21 (Kiếm lô hội) với chỉ thị phân tử SSR được phân tích. Kết quả điện di sản phẩm PCR các cá thể con lai của cặp lai giữa ♀ DL21 (Kiếm vàng) x ♂ DL15 (Kiếm trắng) với chỉ thị CS8, kết quả điện di sản phẩm PCR các cá thể con lai của cặp lai giữa ♀ DL19 (Kiếm lô hội) x ♂ DL21 (Kiếm vàng) với chỉ thị CS7 và kết quả điện di sản phẩm PCR các cá thể con lai của cặp lai giữa ♀ DL17 (Mạc xuân) x ♂ DL21 (Kiếm lô hội) với chỉ thị CS11 được sử dụng để xác định marker nhận dạng con lai sớm.