Nghiên Cứu Phát Triển Giống Nấm Bào Ngư Tại Việt Nam

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt và thuật ngữ

Danh mục bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. Ngành trồng nấm

1.2. Lịch sử, tiềm năng và thực trạng

1.3. Các vấn đề cần giải quyết của ngành trồng nấm Việt Nam

1.4. Giới thiệu về nấm bào ngư

1.5. Giới thiệu chung

1.6. Vòng đời và đặc điểm di truyền giới tính

1.7. Thu thập và giữ giống nấm

1.8. Định danh nấm

1.9. Định danh dựa trên các đặc điểm hình thái

1.10. Định danh dựa trên sự tương hợp loài

1.11. Định danh dựa trên các trình tự bảo tồn

1.12. Phân tích đa dạng di truyền bằng kỹ thuật AFLP

1.13. Đánh giá chất lượng giống

1.14. Đánh giá dựa trên DNA và sự biểu hiện gen

1.15. Đánh giá dựa trên enzyme và các phản ứng sinh hóa

1.16. Đánh giá sự sinh trưởng của giống nấm trên các môi trường dinh dưỡng

1.17. Đánh giá tốc độ lan tơ và hiệu suất sinh học trên giá thể sản xuất

1.18. Các phương pháp cải tiến giống nấm

1.19. Phương pháp lai

1.20. Phương pháp chuyển gen và chỉnh sửa gen

1.21. Phương pháp xử lý đột biến dòng song nhân/đa bào tử

1.22. Các công trình nghiên cứu có liên quan đến nội dung luận án

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Thu thập, định danh và phân tích đa dạng di truyền các chủng nấm bào ngư được nuôi trồng phổ biến

2.2. Thu thập mẫu

2.3. Xử lý mẫu tươi, phân lập mẫu

2.4. Phương pháp định danh bằng đặc điểm hình thái

2.5. Phương pháp định danh bằng đặc điểm sinh học phân tử

2.6. Phương pháp phân tích đa dạng di truyền bằng kỹ thuật AFLP

2.7. Khảo sát một số đặc điểm sinh học của các chủng nấm bào ngư thu thập được

2.8. Khảo sát khả năng phát triển hệ sợi của các chủng nấm ở môi trường thạch đĩa và môi trường lỏng

2.9. Khảo sát tốc độ lan tơ trên môi trường thạch đĩa

2.10. Khảo sát sinh khối khi nuôi cấy trên môi trường lỏng

2.11. Khảo sát tốc độ lan tơ trên mạt cưa cao su

2.12. Khảo sát tốc độ lan tơ trên trên đĩa Petri mạt cưa

2.13. Khảo sát tốc độ lan tơ trên ống nghiệm mạt cưa

2.14. Khảo sát tỉ lệ chuyển hóa

2.15. Khảo sát hiệu suất sinh học của các chủng nấm bào ngư và phân tích mối tương quan giữa tốc độ lan tơ trên mạt cưa và hiệu suất sinh học37

2.16. Khảo sát hiệu suất sinh học

2.17. Phân tích mối tương quan giữa tốc độ lan tơ trên mạt cưa với hiệu suất sinh học

2.18. Thu thập và khảo sát một số đặc điểm sinh học các dòng đơn bội của các chủng nấm bào ngư

2.19. Thu thập và giữ giống các dòng đơn bội

2.20. Khảo sát sinh trưởng của các dòng đơn bội trên môi trường dinh dưỡng

2.21. Khảo sát tỉ lệ chuyển hóa các dòng đơn bội

2.22. Xác định kiểu bắt cặp của các dòng đơn bội

2.23. Thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bắt cặp các dòng đơn bội bằng một số marker sinh học phân tử

2.24. Phân tích đa dạng di truyền các dòng dơn bội bằng kỹ thuật AFLP

2.25. Thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bắt cặp các dòng đơn bội bằng một số cặp mồi chuyên biệt của nấm đùi gà

2.26. Bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thu thập, định danh và phân tích đa dạng di truyền các chủng nấm bào ngư được nuôi trồng phổ biến

3.2. Thu thập và nuôi cấy giữ giống các chủng nấm bào ngư

3.3. Định danh các chủng nấm bằng các đặc điểm hình thái

3.3.1. Các chủng bào ngư xám

3.3.2. Các chủng bào ngư trắng

3.3.3. Chủng nấm bào ngư tiểu yến ABI-F000201

3.4. Định danh các chủng nấm bằng đặc điểm sinh học phân tử

3.5. So sánh vùng trình tự ITS

3.6. Xây dựng cây phát sinh loài trên vùng trình tự ITS

3.7. Phân tích đa dạng di truyền bằng kỹ thuật AFLP

3.8. Khảo sát một số đặc điểm sinh học của các chủng nấm bào ngư thu thập được

3.9. Khảo sát khả năng phát triển hệ sợi của các chủng giống nấm ở môi trường thạch đĩa và môi trường lỏng

3.10. Khảo sát tốc độ lan tơ trên mạt cưa cao su

3.11. Khảo sát tỉ lệ chuyển hóa

3.12. Khảo sát hiệu suất sinh học và mối tương quan giữa tốc độ lan tơ trên mạt cưa với hiệu suất sinh học các chủng nấm

3.13. Thu thập và khảo sát một số đặc điểm sinh học của các dòng đơn bội

3.14. Thu thập và giữ giống các dòng đơn bội

3.14.1. Thu thập các dòng đơn bội

3.14.2. Giữ giống các dòng đơn bội

3.15. Khảo sát sinh trưởng của các dòng đơn bội trên môi trường dinh dưỡng

3.16. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000241

3.17. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000252

3.18. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000253

3.19. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000224

3.20. Khảo sát tỉ lệ chuyển hóa các dòng đơn bội

3.21. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000241

3.22. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000252

3.23. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000253

3.24. Khảo sát các dòng của chủng nấm ABI-F000224

3.25. Xác định kiểu di truyền bắt cặp của các dòng đơn bội

3.26. Xác định kiểu bắt cặp riêng các chủng nấm

3.27. Lai chéo giữa các dòng đơn bội các chủng nấm bào ngư xám

3.28. Thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bắt cặp các dòng đơn bội bằng một số marker sinh học phân tử

3.29. Phân tích đa đạng di truyền các dòng dơn bội bằng kỹ thuật AFLP

3.30. Thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bắt cặp các dòng đơn bội bằng một số cặp mồi chuyên biệt của nấm đùi gà

3.31. Tái kiểm tra độ đặc hiệu của các cặp mồi trên nấm đùi gà

3.32. Đánh giá khả năng áp dụng của các cặp mồi với chủng nấm bào ngư xám P. pulmonarius trên dữ liệu sinh tin học

4. CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Nghiên Cứu Phát Triển Giống Nấm Bào Ngư tại Việt Nam Tổng Quan

Ngành trồng nấm tại Việt Nam có tiềm năng lớn do khí hậu nhiệt đới và nguồn phụ phẩm nông nghiệp dồi dào. Tuy nhiên, sản lượng và số lượng loài nấm được trồng còn hạn chế. Nấm bào ngư (Pleurotus spp.) là một trong những loại nấm quan trọng, đứng thứ hai về sản lượng sau nấm hương. Nấm bào ngư không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn có nhiều ứng dụng khác. Các giống nấm bào ngư đang được trồng phổ biến là bào ngư xám và bào ngư trắng. Vấn đề về giống nấm cần được quan tâm để thúc đẩy sản xuất. Cần xây dựng bộ sưu tập các chủng nấm với thông tin về nguồn gốc, định danh, đa dạng di truyền và đặc điểm của các chủng nấm đang được sản xuất và tiêu thụ phổ biến. Việc nghiên cứu lai tạo, cải tiến giống cũng cần được chú trọng.

1.1. Lịch Sử và Tiềm Năng Phát Triển Ngành Nấm Bào Ngư

Từ xa xưa, con người đã biết thu hái nấm trong tự nhiên. Ngành trồng nấm đã phát triển trên toàn thế giới với sản lượng hơn 44 triệu tấn. Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới và nguồn phụ phẩm dồi dào, có tiềm năng lớn trong phát triển nghề trồng nấm. Các loại nấm phổ biến được trồng là nấm rơm, nấm mèo, nấm bào ngư, nấm linh chi, và nhộng trùng thảo. Tuy nhiên, công nghệ trồng nấm chủ yếu vẫn là truyền thống, năng suất chưa cao. Theo FAOSTAT năm 2021, Việt Nam sản xuất 24637 tấn nấm các loại [2], vẫn chưa đáp ứng nhu cầu trong nước.

1.2. Thực Trạng Nghiên Cứu và Phát Triển Giống Nấm Bào Ngư

Hiện tại, các giải pháp chủ yếu tập trung vào đầu tư cơ sở sản xuất, trang thiết bị, quảng bá sản phẩm, và cải tiến năng suất dựa trên kinh nghiệm. Cần có những giống nấm tốt, năng suất cao, phù hợp với điều kiện nuôi trồng. Các giống nấm hiện nay có nhiều nguồn gốc khác nhau, đa phần nhập từ nước ngoài. Thông tin về giống, năng suất, và chất lượng chưa đồng bộ. Chất lượng phôi giống không ổn định theo thời gian, giống nấm bị thoái hóa. Do vậy, cần trang thiết bị chuyên dụng để bảo quản và phát triển kỹ thuật bảo tồn, phục tráng giống. Theo Phạm Văn Lộc (2023), cần quan tâm hơn đến công tác lai tạo, cải tiến giống.

II. Vấn Đề và Thách Thức Nghiên Cứu Giống Nấm Bào Ngư tại VN

Mặc dù có tiềm năng lớn, ngành trồng nấm bào ngư ở Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức. Một trong số đó là sự thoái hóa giống sau một thời gian canh tác, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng. Việc thiếu thông tin đầy đủ về đặc điểm sinh học và di truyền của các giống nấm địa phương cũng gây khó khăn cho công tác chọn tạo giống mới. Bên cạnh đó, việc bảo quản và duy trì các nguồn gen nấm còn hạn chế, nguy cơ mất đi các giống nấm quý hiếm là hiện hữu. Thêm vào đó, bệnh nấm gây hại cho cây trồng ảnh hưởng đến năng suất.

2.1. Thoái Hóa Giống và Giảm Năng Suất Nấm Bào Ngư

Một trong những vấn đề lớn nhất là sự thoái hóa giống nấm sau một thời gian canh tác. Điều này dẫn đến giảm năng suất, chất lượng nấm kém, và tăng nguy cơ nhiễm bệnh. Cần có các biện pháp bảo tồn và phục tráng giống hiệu quả. Các giống nấm nuôi trồng hiện nay tại nước ta có nhiều nguồn gốc khác nhau, đa phần giống gốc được nhập từ nước ngoài, chỉ có một số ít chủng nấm được sưu tầm trong nước. Thông tin về giống, năng suất nuôi trồng và chất lượng không đồng bộ; chất lượng phôi giống không ổn định theo thời gian, giống nấm sau một thời gian sản xuất bị thoái hóa.

2.2. Thiếu Thông Tin về Đặc Điểm Giống Nấm Bào Ngư Bản Địa

Việc thiếu thông tin về đặc điểm sinh học và di truyền của các giống nấm bào ngư bản địa gây khó khăn cho công tác chọn tạo giống mới. Cần có các nghiên cứu chuyên sâu về các giống nấm này để khai thác tiềm năng của chúng. Để cải tiến năng suất, cần có những giống nấm tốt, năng suất cao, phù hợp với điều kiện nuôi trồng. Các giống nấm nuôi trồng hiện nay tại nước ta có nhiều nguồn gốc khác nhau, đa phần giống gốc được nhập từ nước ngoài, chỉ có một số ít chủng nấm được sưu tầm trong nước.

2.3. Bệnh nấm và phòng trừ bệnh nấm gây hại

Các bệnh nấm gây hại đến nấm bào ngư làm giảm năng suất và chất lượng. Cần có quy trình phòng trừ bệnh nấm hiệu quả, đồng thời nghiên cứu để tạo ra các giống nấm bào ngư có khả năng kháng bệnh. Các trang thiết bị chuyên dụng để bảo quản, cũng như phát triển các kỹ thuật bảo tồn, phục tráng giống; và cần quan tâm hơn nữa đến công tác lai tạo, cải tiến giống.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu và Phát Triển Giống Nấm Bào Ngư

Để giải quyết các vấn đề trên, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại trong chọn tạo và cải tiến giống nấm bào ngư. Các phương pháp này bao gồm thu thập và định danh các chủng nấm địa phương, phân tích đa dạng di truyền, đánh giá đặc điểm sinh học, lai tạo giống, và ứng dụng công nghệ sinh học phân tử. Việc xây dựng bộ sưu tập các chủng nấm với thông tin đầy đủ là rất quan trọng. Trong đó việc xác định kiểu bắt cặp, sàng lọc các dòng đơn bội có các đặc điểm phù hợp để làm nguyên liệu cho các tổ hợp lai là cần thiết.

3.1. Thu Thập và Định Danh Các Chủng Nấm Bào Ngư Bản Địa

Bước đầu tiên là thu thập và định danh các chủng nấm bào ngư bản địa. Việc này giúp xác định nguồn gen quý hiếm và xây dựng bộ sưu tập nấm đa dạng. Để định danh nấm, cần dựa vào đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh học phân tử, vùng trình tự ITS và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank. Theo Phạm Văn Lộc (2023), cần thu thập và định danh các chủng nấm được nuôi trồng phổ biến.

3.2. Phân Tích Đa Dạng Di Truyền và Đánh Giá Đặc Điểm Sinh Học

Phân tích đa dạng di truyền bằng các kỹ thuật như AFLP giúp đánh giá mối quan hệ di truyền giữa các chủng nấm. Đánh giá đặc điểm sinh học như tốc độ lan tơ, hiệu suất sinh học, và khả năng kháng bệnh giúp chọn ra các giống nấm tốt. Nghiên cứu lai tạo, cải tiến giống cũng sẽ được tiến hành thuận lợi. Nguồn nguyên liệu quan trọng cho công tác lai tạo này chính là các dòng đơn bội đơn nhân (monokaryon, gọi tắt là dòng đơn bội) của các giống nấm.

3.3. Lai Tạo Giống và Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Phân Tử

Lai tạo giống bằng cách kết hợp các dòng nấm có đặc điểm tốt giúp tạo ra các giống nấm mới có năng suất cao, chất lượng tốt, và khả năng kháng bệnh. Ứng dụng công nghệ sinh học phân tử như chuyển gen và chỉnh sửa gen có thể tạo ra các giống nấm đột phá. Với mục tiêu xây dựng bộ sưu tập các chủng song nhân và dòng đơn bội của các giống nấm bào ngư trắng và bào ngư xám có tiềm năng thương mại - giống nấm có nguồn gốc rõ ràng, xác định được chính xác tên loài, một số chỉ tiêu sinh trưởng được xác định và phù hợp các yêu cầu sản xuất.

IV. Nghiên Cứu Đặc Điểm Sinh Học Dòng Đơn Bội Nấm Bào Ngư Xám

Các dòng đơn bội được thu thập và khảo sát đặc điểm sinh trưởng, tỉ lệ chuyển hóa, kiểu bắt cặp di truyền. Việc thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bắt cặp bằng marker sinh học phân tử hỗ trợ việc lai tạo giống. Mục tiêu là xây dựng bộ sưu tập các chủng song nhân và dòng đơn bội của các giống nấm bào ngư trắng và bào ngư xám có tiềm năng thương mại, giống nấm có nguồn gốc rõ ràng, xác định được chính xác tên loài, một số chỉ tiêu sinh trưởng được xác định và phù hợp các yêu cầu sản xuất.

4.1. Thu Thập và Nuôi Cấy Các Dòng Đơn Bội

Các dòng đơn bội được thu thập và nuôi cấy giữ giống để tạo nguồn vật liệu cho các thí nghiệm tiếp theo. Việc giữ giống các dòng đơn bội là cần thiết để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho nghiên cứu. Nguồn nguyên liệu quan trọng cho công tác lai tạo này chính là các dòng đơn bội đơn nhân (monokaryon, gọi tắt là dòng đơn bội) của các giống nấm. Trong đó việc xác định kiểu bắt cặp, sàng lọc các dòng đơn bội có các đặc điểm phù hợp để làm nguyên liệu cho các tổ hợp lai là cần thiết.

4.2. Khảo Sát Sinh Trưởng và Tỉ Lệ Chuyển Hóa

Khảo sát sinh trưởng của các dòng đơn bội trên môi trường dinh dưỡng và tỉ lệ chuyển hóa giúp đánh giá khả năng phát triển của chúng. Các dòng đơn bội được khảo sát trên môi trường PDA (Potato dextrose agar) và YBLB (Yeast bromothymol blue). Bên cạnh đó trên cơ sở bộ sưu tập này, việc nghiên cứu lai tạo, cải tiến giống cũng sẽ được tiến hành thuận lợi.

4.3. Xác Định Kiểu Bắt Cặp và Phân Nhóm Di Truyền

Xác định kiểu bắt cặp của các dòng đơn bội và thử nghiệm phân nhóm kiểu di truyền bằng marker sinh học phân tử giúp chọn ra các dòng phù hợp cho lai tạo. Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật AFLP và các cặp mồi chuyên biệt của nấm đùi gà. Với mục tiêu xây dựng bộ sưu tập các chủng song nhân và dòng đơn bội của các giống nấm bào ngư trắng và bào ngư xám có tiềm năng thương mại - giống nấm có nguồn gốc rõ ràng, xác định được chính xác tên loài, một số chỉ tiêu sinh trưởng được xác định và phù hợp các yêu cầu sản xuất.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Nấm Bào Ngư VN

Nghiên cứu về phát triển giống nấm bào ngư tại Việt Nam có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các giống nấm mới có năng suất cao và chất lượng tốt có thể giúp tăng thu nhập cho người trồng nấm. Việc xây dựng bộ sưu tập nấm và các dòng đơn bội tạo nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về chọn tạo giống. Ngoài ra, nghiên cứu này cũng góp phần bảo tồn các nguồn gen nấm quý hiếm.

5.1. Tăng Năng Suất và Cải Thiện Chất Lượng Nấm Bào Ngư

Các giống nấm mới có năng suất cao và chất lượng tốt có thể giúp tăng thu nhập cho người trồng nấm. Nghiên cứu tập trung vào các giống bào ngư xám và bào ngư trắng, là các giống chủ lực tại Việt Nam. Trong các giống nấm bào ngư đang nuôi trồng, bào ngư xám và bào ngư trắng là các giống chủ lực do phù hợp với điều kiện nuôi trồng và nhu cầu tiêu thụ cao của thị trường.

5.2. Xây Dựng Nền Tảng Cho Các Nghiên Cứu Tiếp Theo

Việc xây dựng bộ sưu tập nấm và các dòng đơn bội tạo nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về chọn tạo giống. Các nghiên cứu này có thể tập trung vào việc lai tạo các giống nấm có khả năng kháng bệnh hoặc thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau. Bên cạnh đó trên cơ sở bộ sưu tập này, việc nghiên cứu lai tạo, cải tiến giống cũng sẽ được tiến hành thuận lợi.

5.3. Bảo Tồn Nguồn Gen Nấm Quý Hiếm

Nghiên cứu này cũng góp phần bảo tồn các nguồn gen nấm quý hiếm. Việc thu thập và lưu giữ các giống nấm bản địa giúp bảo vệ sự đa dạng sinh học và đảm bảo nguồn gen cho các thế hệ sau. Do vậy cần phải có những trang thiết bị chuyên dụng để bảo quản, cũng như phát triển các kỹ thuật bảo tồn, phục tráng giống; và cần quan tâm hơn nữa đến công tác lai tạo, cải tiến giống.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu và Phát Triển Nấm Bào Ngư tại Việt Nam

Trong tương lai, nghiên cứu về nấm bào ngư tại Việt Nam cần tập trung vào việc ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại, phát triển các giống nấm có giá trị dinh dưỡng cao, và xây dựng quy trình canh tác bền vững. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp, và người trồng nấm để đưa các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất.

6.1. Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Hiện Đại

Ứng dụng công nghệ sinh học như giải trình tự gen, chỉnh sửa gen, và công nghệ proteomics giúp hiểu sâu hơn về đặc điểm di truyền và sinh hóa của nấm bào ngư. Điều này tạo cơ sở cho việc chọn tạo giống chính xác và hiệu quả hơn. Với mục tiêu xây dựng bộ sưu tập các chủng song nhân và dòng đơn bội của các giống nấm bào ngư trắng và bào ngư xám có tiềm năng thương mại - giống nấm có nguồn gốc rõ ràng, xác định được chính xác tên loài, một số chỉ tiêu sinh trưởng được xác định và phù hợp các yêu cầu sản xuất.

6.2. Phát Triển Các Giống Nấm Bào Ngư Giá Trị Dinh Dưỡng Cao

Phát triển các giống nấm bào ngư có hàm lượng protein, vitamin, và khoáng chất cao giúp cải thiện dinh dưỡng cho người tiêu dùng. Nghiên cứu tập trung vào các giống nấm có khả năng tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học như beta-glucan. Nấm bào ngư không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn chứa nhiều thành phần có hoạt tính sinh học cũng như khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường.

6.3. Xây Dựng Quy Trình Canh Tác Nấm Bào Ngư Bền Vững

Xây dựng quy trình canh tác nấm bào ngư bền vững giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và đảm bảo sản xuất ổn định. Các quy trình này bao gồm sử dụng các nguồn nguyên liệu tái chế, giảm thiểu sử dụng hóa chất, và quản lý chất thải hiệu quả. Đồng thời với lượng phụ phẩm nông, lâm nghiệp dồi dào, Việt Nam được đánh giá có tiềm năng lớn trong phát triển nghề trồng nấm.

Nghiên Cứu Phát Triển Giống Nấm Bào Ngư Có Tiềm Năng Thương Mại