Luận văn thạc sĩ về đa hình di truyền giống cam Bố Hạ Bắc Giang

• Tác giả: Khoàng Lù Phạ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Duy
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu đa hình di truyền giống cam Bố Hạ, Bắc Giang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính Cấp Thiết. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.1.1. Ý nghĩa khoa học
• 0.1.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về cây ăn quả có múi
• 1.1.1. Nguồn gốc, phân loại
• 1.1.1.1. Nguồn gốc và phân bốn
• 1.1.2. Đặc điểm thực vật cây có múi
• 1.1.2.1. Đặc điểm rễ
• 1.1.2.2. Đặc điểm thân, cành
• 1.1.2.3. Đặc điểm lá
• 1.1.2.4. Đặc điểm hoa, quả
• 1.1.3. Yêu cầu về sinh thái
• 1.1.3.1. Nhiệt độ
• 1.1.3.2. Ánh sáng
• 1.1.3.3. Nước
• 1.1.3.4. Đất
• 1.1.4. Giá trị sử dụng
• 1.1.5. Tình hình sản xuất cam trên thế giới
• 1.1.5.1. Tình hình sản xuất cây có múi trên thế giới
• 1.2. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử phân tích đa dạng di truyền trong nước và trên thế giới
• 1.2.1. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử đánh giá đa dạng di truyền cây trồng trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm và vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.1.2. Đối tượng, vật liệu nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của giống cam sành Bố Hạ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả nghiên cứu về đặc điểm hình thái của cam Bố Hạ
• 3.1.1. Đặc điểm thân cành
• 3.1.2. Đặc điểm hoa
• 3.1.3. Đặc điểm quả
• 3.2. Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng các đợt lộc của giống cam sành Bố Hạ
• 3.2.1. Đặc điểm ra hoa, đậu quả và năng suất
• 3.3. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của cam Bố Hạ
• 3.3.1. Tách chiết DNA tổng số từ mẫu lá nghiên cứu
• 3.3.2. Về kết quả phân tích đa hình của sản phẩm PCR với các mồi RAPD, ISSR
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu đa hình di truyền giống cam Bố Hạ Bắc Giang

Nghiên cứu đa hình di truyền giống cam Bố Hạ Bắc Giang là một công trình quan trọng nhằm đánh giá và bảo tồn nguồn gen của giống cam này. Đa hình di truyền là khái niệm chỉ sự khác biệt di truyền giữa các cá thể trong cùng một loài. Việc nghiên cứu giống cam Bố Hạ không chỉ giúp xác định các đặc điểm di truyền mà còn hỗ trợ trong việc phát triển và bảo tồn giống cây này. Cam Bố Hạ, một loại cây ăn quả có giá trị kinh tế cao, đã được trồng phổ biến tại Bắc Giang. Tuy nhiên, sự suy giảm nguồn gen do bệnh tật và điều kiện môi trường đã đặt ra thách thức lớn cho việc duy trì giống cam này. Nghiên cứu này sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử như RAPD và ISSR để phân tích tình trạng di truyền của giống cam Bố Hạ, từ đó đưa ra các giải pháp bảo tồn hiệu quả.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Tính cấp thiết của nghiên cứu này xuất phát từ thực trạng nguồn gen cam Bố Hạ đang bị đe dọa. Nghiên cứu di truyền giúp xác định các đặc điểm nổi bật của giống cam này, từ đó có thể phát triển các biện pháp bảo tồn và cải thiện năng suất. Việc bảo tồn giống cam Bố Hạ không chỉ có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn góp phần vào việc duy trì đa dạng sinh học trong nông nghiệp. Đặc biệt, cam Bố Hạ có hương vị đặc trưng và giá trị dinh dưỡng cao, là một trong những sản phẩm nông sản chủ lực của tỉnh Bắc Giang. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển giống cam này là cần thiết để nâng cao giá trị kinh tế cho người nông dân và bảo vệ nguồn gen quý giá này.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong nghiên cứu này bao gồm việc thu thập mẫu giống cam Bố Hạ từ các địa điểm khác nhau tại Bắc Giang. Các mẫu này sẽ được phân tích bằng các kỹ thuật sinh học phân tử như RAPD và ISSR. Kỹ thuật RAPD cho phép phát hiện sự đa dạng di truyền thông qua các đoạn DNA ngẫu nhiên, trong khi kỹ thuật ISSR giúp xác định các trình tự lặp lại trong DNA. Việc sử dụng các phương pháp này sẽ cung cấp thông tin chi tiết về tình trạng di truyền của giống cam Bố Hạ, từ đó giúp xác định các đặc điểm di truyền quan trọng. Kết quả nghiên cứu sẽ được so sánh với các giống cam khác để đánh giá sự khác biệt và đặc trưng của giống cam Bố Hạ.

2.1. Địa điểm và vật liệu nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu được chọn là các vùng trồng cam Bố Hạ nổi tiếng tại Bắc Giang. Các mẫu lá cam sẽ được thu thập từ các cây cam có độ tuổi khác nhau để đảm bảo tính đại diện cho giống cam này. Vật liệu nghiên cứu bao gồm các mẫu DNA được tách chiết từ lá cam, sau đó sẽ được phân tích bằng các phương pháp sinh học phân tử. Việc lựa chọn địa điểm và vật liệu nghiên cứu phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Các mẫu cam sẽ được đánh giá về các chỉ tiêu như năng suất cam, chất lượng quả cam, và các đặc điểm hình thái khác để có cái nhìn tổng quan về giống cam Bố Hạ.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy giống cam Bố Hạ có sự đa dạng di truyền đáng kể. Các chỉ số di truyền được xác định thông qua phân tích RAPD và ISSR cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa cam Bố Hạ và các giống cam khác như cam sành Hàm Yên. Đặc điểm di truyền của giống cam Bố Hạ không chỉ thể hiện qua hình thái mà còn qua các chỉ tiêu sinh học như năng suất và chất lượng quả. Kết quả này khẳng định giá trị của giống cam Bố Hạ trong sản xuất nông nghiệp tại Bắc Giang. Việc bảo tồn và phát triển giống cam này sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho người nông dân và bảo vệ nguồn gen quý hiếm.

3.1. Đánh giá đa dạng di truyền

Đánh giá đa dạng di truyền của giống cam Bố Hạ cho thấy sự phong phú về mặt di truyền, điều này rất quan trọng trong việc phát triển giống cây trồng. Các chỉ số di truyền như chỉ số đa hình và chỉ số tương đồng được xác định cho thấy giống cam Bố Hạ có khả năng thích ứng tốt với điều kiện môi trường tại Bắc Giang. Kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo tồn giống cam mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các giống cam mới có năng suất và chất lượng cao hơn. Việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ sinh học trong bảo tồn giống cam Bố Hạ sẽ là một bước tiến quan trọng trong nông nghiệp hiện đại.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đa hình di truyền giống cam Bố Hạ Bắc Giang đã chỉ ra tầm quan trọng của việc bảo tồn và phát triển giống cam này. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin quý giá về tình trạng di truyền của giống cam Bố Hạ mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển nông nghiệp bền vững tại Bắc Giang. Để bảo tồn giống cam Bố Hạ, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính quyền địa phương và các tổ chức nghiên cứu. Việc áp dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu giống cây trồng sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển giống cam Bố Hạ trong tương lai.

4.1. Kiến nghị

Cần thiết lập các chương trình bảo tồn giống cam Bố Hạ thông qua việc tạo ra các vườn giống và các trung tâm nghiên cứu. Đồng thời, khuyến khích nông dân tham gia vào các hoạt động bảo tồn giống cây trồng. Việc tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật chăm sóc và bảo tồn giống cam cũng rất quan trọng để nâng cao nhận thức của cộng đồng về giá trị của giống cam Bố Hạ. Hợp tác giữa các nhà khoa học, nông dân và chính quyền địa phương sẽ là chìa khóa để bảo tồn và phát triển giống cam Bố Hạ một cách bền vững.

Tổng quan nghiên cứu

Cam là loại cây ăn quả lâu năm có vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Việt Nam, với năng suất trung bình đạt khoảng 15-20 tấn/ha, mang lại thu nhập đáng kể cho người dân. Cây cam không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn có giá trị dinh dưỡng và ứng dụng đa dạng trong thực phẩm và dược liệu. Giống cam sành Bố Hạ, được du nhập từ thế kỷ XIX và phát triển mạnh tại vùng Yên Thế, Bắc Giang, nổi tiếng với vị ngọt đậm và hương thơm đặc trưng, là đặc sản của tỉnh Bắc Giang. Tuy nhiên, từ những năm 1960 đến 1980, bệnh vàng lá Greening đã làm suy giảm nghiêm trọng nguồn gen cam Bố Hạ, đe dọa sự tồn tại của giống này.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá đa dạng di truyền và đặc điểm sinh học của cam sành Bố Hạ, phân biệt rõ với các giống cam sành Hàm Yên và các giống khác, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo tồn và phát triển giống cam này. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên trong giai đoạn 2020-2022, tập trung vào các đặc điểm hình thái, sinh trưởng và đa dạng di truyền bằng kỹ thuật phân tử RAPD và ISSR. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng quy trình kỹ thuật chăm sóc, bảo tồn nguồn gen quý hiếm, góp phần phát triển kinh tế xã hội tại Bắc Giang và khu vực miền núi phía Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về đa dạng di truyền và sinh học phân tử, trong đó:

• Đa dạng di truyền: Là sự khác biệt về trình tự DNA giữa các cá thể trong cùng loài, phản ánh khả năng thích nghi và phát triển của quần thể.
• Kỹ thuật RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA): Phương pháp khuếch đại ngẫu nhiên các đoạn DNA, không cần biết trước trình tự gen, giúp đánh giá đa hình di truyền nhanh chóng và chi phí thấp.
• Kỹ thuật ISSR (Inter-Simple Sequence Repeats): Sử dụng các đoạn mồi PCR để nhân bản các vùng giữa các chuỗi lặp lại đơn giản, có độ tái lập cao và khả năng phân biệt kiểu gen gần nhau tốt hơn RAPD.
• Các khái niệm chính: Đặc điểm hình thái (thân, lá, hoa, quả), đặc điểm sinh trưởng (đợt lộc, thời gian ra hoa, đậu quả), chỉ số đa hình di truyền, hệ số tương đồng di truyền.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu cam sành Bố Hạ 4 năm tuổi được thu thập tại Bắc Giang, cùng với mẫu đối chứng cam sành Hàm Yên từ Trung tâm Giống cây ăn quả Hàm Yên, Tuyên Quang.
• Phương pháp chọn mẫu: Chọn ngẫu nhiên 9 cây cam Bố Hạ, lặp lại 3 lần, đánh giá các chỉ tiêu hình thái và sinh trưởng.
• Phân tích đa dạng di truyền: Tách chiết DNA từ lá cam, thực hiện phản ứng PCR với các mồi RAPD và ISSR đã được thiết kế dựa trên nghiên cứu trước. Sản phẩm PCR được kiểm tra bằng điện di gel agarose, phân tích đa hình và xây dựng cây phân loại bằng phần mềm NTSYSpc.
• Phân tích hình thái và sinh trưởng: Đo đạc chiều cao cây, đường kính gốc, tán lá, số cành, kích thước lá, hoa, quả; theo dõi thời gian ra lộc, ra hoa, đậu quả và năng suất.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ năm 2020 đến 2022 tại Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng: Cam sành Bố Hạ có chiều cao trung bình 218,66 cm, đường kính gốc 5,10 cm, tán lá hình bán cầu với đường kính trung bình 189,26 cm. Cây phân cành nghiêng, gần như không có gai, số cành cấp I trung bình 3,44, cấp II trung bình 13,87. Lá có dạng hình ovan, màu xanh đậm, không có eo lá, tỷ lệ chiều dài/chiều rộng là 1,86, nhỏ hơn lá cam sành Hàm Yên (1,75). Cam Bố Hạ ra 4 đợt lộc chính trong năm, với lộc Xuân có thời gian thành thục ngắn nhất (khoảng 30 ngày).

2. Đặc điểm hoa và quả: Hoa cam Bố Hạ có 5 cánh, màu trắng sáng, số chỉ nhị trung bình 19,29/hoa, thấp hơn cam Hàm Yên (23,51/hoa). Quả có dạng hình cầu dẹt, đáy bằng, túi tinh dầu nổi rõ, khối lượng quả trung bình 208,71 g, lớn hơn cam Hàm Yên (192,71 g). Số múi trung bình 13,02 múi/quả, số hạt trung bình 28,33 hạt/quả, nhiều hơn cam Hàm Yên (21,04 hạt/quả). Tép quả mọng, giòn, vị ngọt đậm, ăn rất ngon.

3. Thời gian ra hoa và chín quả: Cam Bố Hạ ra hoa sớm hơn cam Hàm Yên từ 15-27 ngày, thời gian quả chín sớm hơn từ 14-16 ngày, cho phép thu hoạch sớm vào đầu tháng 11 hàng năm, trong khi cam Hàm Yên thu hoạch từ tháng 12 đến Tết âm lịch. Năng suất trung bình đạt 14,30 kg/cây, cao hơn cam Hàm Yên.

4. Đa dạng di truyền: Phân tích RAPD và ISSR cho thấy cam Bố Hạ có đa dạng di truyền rõ rệt, phân biệt được với cam sành Hàm Yên và các giống cam khác. Các chỉ thị phân tử RAPD và ISSR tạo ra các dải đa hình đặc trưng, giúp xác định mối quan hệ di truyền và nguồn gen quý hiếm của cam Bố Hạ.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy cam sành Bố Hạ có nhiều đặc điểm hình thái và sinh trưởng tương đồng với cam sành Hàm Yên nhưng có sự khác biệt rõ rệt về hình dạng quả, thời gian ra hoa, chín quả và đặc điểm di truyền. Việc cam Bố Hạ ra hoa và chín sớm hơn là lợi thế quan trọng trong sản xuất, giúp đa dạng hóa thời gian thu hoạch và cung cấp sản phẩm đặc sản sớm trên thị trường. Đặc điểm quả với khối lượng lớn, nhiều múi và hạt, cùng vị ngọt đậm, tạo nên giá trị thương mại cao.

Phân tích đa dạng di truyền bằng RAPD và ISSR khẳng định tính độc đáo của nguồn gen cam Bố Hạ, góp phần bảo tồn nguồn gen quý hiếm đang bị đe dọa do bệnh vàng lá Greening. So sánh với các nghiên cứu trước đây về cam sành Hàm Yên và các giống cam khác, kết quả phù hợp với các đặc điểm sinh học và di truyền đã được công nhận, đồng thời bổ sung thêm dữ liệu khoa học cho việc phân loại và bảo tồn giống cam đặc sản này.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh chiều cao cây, năng suất, thời gian ra hoa và chín quả giữa cam Bố Hạ và cam Hàm Yên, cũng như bảng phân tích đa hình di truyền thể hiện sự khác biệt về trình tự DNA.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy trình kỹ thuật chăm sóc chuyên biệt cho cam sành Bố Hạ, tập trung vào giai đoạn kiến thiết cơ bản và thời kỳ kinh doanh nhằm tối ưu hóa năng suất và chất lượng quả. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: các trung tâm nghiên cứu nông nghiệp và nông dân địa phương.

2. Phát triển chương trình bảo tồn nguồn gen cam Bố Hạ bằng cách nhân giống chọn lọc và lưu giữ mẫu gen tại các trung tâm giống cây trồng. Thời gian: liên tục; chủ thể: Viện nghiên cứu và các trường đại học chuyên ngành.

3. Tăng cường ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong đánh giá và quản lý đa dạng di truyền các giống cam, nhằm phát hiện sớm và phòng chống bệnh vàng lá Greening. Thời gian: 3 năm; chủ thể: các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

4. Đẩy mạnh quảng bá và phát triển thị trường cho cam sành Bố Hạ với đặc điểm chín sớm, vị ngon đặc trưng, tạo thương hiệu sản phẩm đặc sản Bắc Giang. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: các tổ chức xúc tiến thương mại và doanh nghiệp nông sản.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ sinh học, nông học: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu chi tiết về đặc điểm hình thái, sinh trưởng và đa dạng di truyền của cam sành Bố Hạ, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về cây ăn quả có múi.

2. Nông dân và các tổ chức sản xuất nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến kỹ thuật trồng, chăm sóc và quản lý vườn cam, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

3. Các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Sử dụng thông tin để xây dựng chính sách bảo tồn nguồn gen quý hiếm, phát triển cây ăn quả đặc sản, góp phần phát triển kinh tế vùng miền núi phía Bắc.

4. Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu nông sản: Khai thác đặc điểm chín sớm và chất lượng quả cam Bố Hạ để phát triển sản phẩm chế biến, mở rộng thị trường xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Cam sành Bố Hạ khác gì so với cam sành Hàm Yên?
   Cam Bố Hạ có quả hình cầu dẹt, đáy bằng, túi tinh dầu nổi rõ, ra hoa và chín sớm hơn từ 14-27 ngày, năng suất cao hơn và vị ngọt đậm hơn so với cam Hàm Yên có đáy quả lõm và thời gian chín muộn hơn.

2. Kỹ thuật RAPD và ISSR được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   RAPD và ISSR là kỹ thuật PCR dùng để đánh giá đa dạng di truyền bằng cách tạo ra các dải DNA đa hình, giúp phân biệt các giống cam và xác định mối quan hệ di truyền giữa các mẫu.

3. Tại sao cần bảo tồn nguồn gen cam sành Bố Hạ?
   Nguồn gen cam Bố Hạ đang bị đe dọa do bệnh vàng lá Greening và sự nhầm lẫn giống, bảo tồn giúp duy trì đặc tính quý hiếm, giá trị kinh tế và phát triển bền vững cây ăn quả đặc sản.

4. Năng suất trung bình của cam sành Bố Hạ là bao nhiêu?
   Năng suất trung bình đạt khoảng 14,30 kg/cây, cao hơn so với cam sành Hàm Yên, với khối lượng quả trung bình 208,71 g/quả.

5. Thời gian ra hoa và thu hoạch cam sành Bố Hạ như thế nào?
   Cam Bố Hạ ra hoa từ tháng 2 đến tháng 4, chín quả sớm vào đầu tháng 11, giúp thu hoạch sớm hơn so với các giống cam khác, tạo lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

Kết luận

• Cam sành Bố Hạ có đặc điểm hình thái và sinh trưởng phù hợp với điều kiện sinh thái tại Thái Nguyên và Bắc Giang, với chiều cao trung bình 218,66 cm và tán lá rộng 189,26 cm.
• Quả cam Bố Hạ có khối lượng lớn (208,71 g/quả), nhiều múi và hạt, vị ngọt đậm, chín sớm hơn cam sành Hàm Yên từ 14-27 ngày.
• Kỹ thuật RAPD và ISSR xác định được đa dạng di truyền rõ rệt, phân biệt cam Bố Hạ với các giống cam khác, làm cơ sở bảo tồn nguồn gen quý hiếm.
• Năng suất trung bình đạt 14,30 kg/cây, cho thấy tiềm năng phát triển kinh tế cao của giống cam này.
• Đề xuất xây dựng quy trình kỹ thuật chăm sóc, bảo tồn nguồn gen và phát triển thị trường nhằm khai thác hiệu quả giá trị của cam sành Bố Hạ trong 1-3 năm tới.

Luận văn cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho việc bảo tồn và phát triển giống cam đặc sản Bắc Giang, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và đa dạng sinh học cây ăn quả có múi tại Việt Nam. Các nhà nghiên cứu, nông dân và doanh nghiệp nên phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất để phát huy tối đa tiềm năng của giống cam này.