Tài liệu: Nghiên cứu sự đa dạng về di truyền của quần thể cây cóc đỏ

Nghiên cứu đa dạng di truyền quần thể cây cóc đỏ Lumnitzera litorea tại Cần Giờ và Phú Quốc qua chỉ thị phân tử ISSR, đánh giá tiềm năng bảo tồn.

• Tác giả: Ths. Quách Văn Toàn Em
• Người hướng dẫn: Pgs. Tong Xuan Tam
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sinh Học
• Đề tài: Nghiên cứu sự đa dạng về di truyền của quần thể cây cóc đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt) ở Cần Giờ và Phú Quốc bằng chỉ thị ISSR
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp trường
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm về sự đa dạng di truyền của quần thể

Sự đa dạng di truyền là sự khác biệt trong thành phần gen của các cá thể trong một quần thể sinh vật. Đây là một yếu tố quan trọng quyết định khả năng thích ứng và tồn tại của quần thể trong môi trường tự nhiên. Quần thể có độ đa dạng gen cao sẽ có khả năng chống chịu tốt hơn trước các thay đổi của môi trường, bệnh tật và áp lực tự nhiên. Nghiên cứu sự đa dạng di truyền giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc di truyền và sự phân hóa của các quần thể. Việc đánh giá mức độ phân hóa di truyền là nền tảng cho các chương trình bảo tồn và phát triển bền vững của các loài thực vật.

1.1. Định nghĩa và ý nghĩa của đa dạng di truyền

Đa dạng di truyền là tổng thể các biến thể gene có trong quần thể. Nó phản ánh sự biến dị di truyền giữa các cá thể và được xác định thông qua các chỉ thị phân tử di truyền. Ý nghĩa của nó nằm ở khả năng duy trì sự sống còn và phát triển của quần thể trong các điều kiện môi trường thay đổi.

1.2. Tầm quan trọng trong bảo tồn nguồn gen

Hiểu biết về sự đa dạng di truyền của quần thể giúp định hướng công tác bảo tồn. Các quần thể có độ đa dạng gen thấp dễ bị thoái hóa và mất khả năng thích ứng. Do đó, việc nghiên cứu và đánh giá phân hóa gen là cơ sở để xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả cho các loài có giá trị sinh thái.

II. Phương pháp nghiên cứu sự đa dạng di truyền

Để đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể, các nhà khoa học sử dụng các kỹ thuật phân tích phân tử hiện đại. Kỹ thuật ISSR (Inter-Simple Sequence Repeats) là một trong những phương pháp phổ biến nhất để xác định độ đa dạng gen và phân hóa di truyền giữa các quần thể. Phương pháp này dựa trên khuếch đại DNA bằng kỹ thuật PCR, cho phép phát hiện các biến thể di truyền một cách chính xác. Ngoài ra, tách chiết DNA từ mẫu lá là bước quan trọng đầu tiên, đòi hỏi quy trình khoa học được hiệu chỉnh phù hợp. Việc sử dụng các chỉ thị phân tử giúp xác định mức độ liên quan di truyền giữa các cá thể và các quần thể khác nhau.

2.1. Kỹ thuật ISSR PCR trong phân tích di truyền

Kỹ thuật ISSR-PCR là phương pháp phân tích chỉ thị phân tử hiệu quả để đánh giá đa dạng di truyền. Phương pháp này sử dụng các primer ISSR để khuếch đại các vùng DNA có các lặp tuần tự đơn giản, tạo ra các pattern băng di truyền đặc trưng. Với tỉ lệ khuếch đại cao (lên tới 100%), kỹ thuật này cho phép phát hiện chính xác phân hóa gen giữa các quần thể.

2.2. Quy trình tách chiết DNA và chuẩn bị mẫu

Tách chiết DNA tổng số từ mẫu lá là bước chuẩn bị cơ bản. Sử dụng lá non thu trong mùa mưa và bảo quản lạnh đạt tỉ lệ tinh sạch DNA cao (OD 1,8-2,0). Nồng độ DNA thu được trên 5000 ng/μL đảm bảo chất lượng mẫu cho các bước phân tích sự đa dạng di truyền tiếp theo.

III. Ứng dụng thực tiễn trong bảo tồn cây Cóc Đỏ

Cây Cóc Đỏ (Lumnitzera littorea) là một loài cây ngập mặn có giá trị sinh thái cao, phân bố tự nhiên ở các vùng rừng ngập mặn Việt Nam như Cần Giờ và Phú Quốc. Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của quần thể cây Cóc Đỏ cho thấy các quần thể khác nhau có mức độ phân hóa gen đáng kể. Kết quả phân tích cho thấy 4 trong 15 primer ISSR đạt hiệu quả khuếch đại 100%, cho phép xác định rõ sự biến dị di truyền giữa các quần thể. Những thông tin này rất quan trọng để định hướng công tác thu thập và bảo tồn nguồn gen Cóc Đỏ. Bên cạnh đó, việc đánh giá khả năng thoái hóa giống của các quần thể tự nhiên giúp các nhà quản lý hệ sinh thái đưa ra những quyết định bảo tồn kịp thời.

3.1. Đặc điểm di truyền của quần thể Cóc Đỏ

Quần thể cây Cóc Đỏ ở Cần Giờ, Phú Quốc và Côn Đảo cho thấy mức độ đa dạng di truyền khác nhau dựa trên kết quả phân tích ISSR. Sự phân hóa gen giữa các quần thể cho thấy sự thích ứng khác nhau với điều kiện sinh thái địa phương. Dữ liệu từ 20 mẫu lá thu thập cho phép đánh giá chính xác độ đa dạng di truyền và xác định các quần thể có mức độ biến dị cao hay thấp.

3.2. Hướng dẫn bảo tồn dựa trên di truyền

Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền cung cấp cơ sở khoa học cho công tác bảo tồn. Các quần thể có độ đa dạng gen thấp cần ưu tiên bảo vệ để tránh thoái hóa giống. Các khu vực bảo tồn cây Cóc Đỏ và Trung tâm nghiên cứu công nghệ sinh học có thể áp dụng kết quả này để xây dựng chương trình bảo tồn hoặc nhân giống bền vững.

IV. Tương lai của nghiên cứu đa dạng di truyền

Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của quần thể đang tiếp tục phát triển với các công nghệ mới như giải trình tự toàn bộ bộ gen (sequencing) và các phương pháp phân tích dữ liệu lớn. Những tiến bộ này sẽ cho phép chúng ta hiểu sâu hơn về cấu trúc di truyền và sự phân hóa gen của các quần thể. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và suy giảm tài nguyên thiên nhiên, việc nắm vững thông tin di truyền của các loài là rất cần thiết. Các nghiên cứu về mức độ đa dạng gen sẽ giúp các nhà khoa học và nhà quản lý đưa ra các chiến lược bảo tồn hiệu quả hơn. Sự hợp tác giữa các trung tâm nghiên cứu, các khu vực bảo tồn và các trường đại học sẽ thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của những phát hiện khoa học này.

4.1. Công nghệ tiên tiến trong phân tích di truyền

Công nghệ giải trình tự DNA hiện đại cho phép phát hiện sự đa dạng di truyền ở mức độ chi tiết chưa từng có. Các phương pháp phân tích tiếp theo như SNP analysis và whole genome sequencing sẽ cung cấp thông tin đa dạng gen toàn diện. Những công nghệ này sẽ thay thế hoặc bổ sung cho các kỹ thuật như ISSR, mang lại độ chính xác cao hơn trong việc đánh giá phân hóa di truyền.

4.2. Ứng dụng kết quả cho phát triển bền vững

Dữ liệu di truyền từ nghiên cứu sẽ hỗ trợ các chương trình phát triển bền vững và bảo tồn đa dạng sinh học. Các nhà quản lý tài nguyên có thể sử dụng thông tin về độ đa dạng gen để quyết định quản lý quần thể, tái sinh và phục hồi hệ sinh thái. Sự kết hợp giữa khoa học di truyền và thực tiễn quản lý sẽ tạo ra những giải pháp bảo tồn hiệu quả, bền vững lâu dài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH BAO CAO TONG KET DE TAI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÁP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SỰ ĐA DANG VE DI TRUYEN CUA QUẢN THẺ CÂY CÓC ĐỎ (LUMNITZERA LITTOREA (JACK) VOIGT) Ở CÀN GIO VÀ PHU QUOC BANG CHỈ THỊ ISSR MA SO: CS.21 Co quan chủ trì: KHOA SINH HỌC TRƯỜNG ĐHSP TPHCM Chủ nhiệm đẻ tài: THS. QUÁCH VĂN TOÀN EM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH - 7/2020. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HO CHÍ MINH BAO CAO TONG KET ĐÈ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÁP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SỰ ĐA DẠNG VỀ DI TRUYÊN CỦA QUAN THẺ CÂY CÓC ĐỎ (LUMNITZERA LITTOREA (JACK) VOIGT) Ở CAN GIO VA PHU QUOC BANG CHi THI ISSR MA SO: CS.21 Xác nhận của cơ quan chủ trì Chủ nhiệm để tài (hy, họ tên) (hy, ho tén) PGS. TONG XUAN TAM ThS.

QUACH VAN TOAN EM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH - 7/2020 BỘ GIÁO DỤC VẢ ĐẢO TẠO. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM TP.HCM Độc lập — Tự do - Hạnh phúc sonst +ererererexe THONG TIN KET QUÁ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung ~ Tên đẻ tải: “Nghiên cứu sự đa đạng về di truyền của quần thể cây Cóc Đỏ (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt) & Can Giờ và Phú Quốc bằng chỉ thị ISSR” - Mã số: C§.20 - Chủ nhiệm: ThS. Quách Văn Toàn Em - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm TP.HCM ~ Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ tháng 12/2018 đến tháng 12/2019) 2.

Mụctiêu Xác định mức độ phân hóa về đi truyền của quần thẻ Cỏc đỏ (Lummirzera litorea (lack) Voigh) phân bố tự nhiên ở Cần Giờ và Phú Quốc. Góp phần định hướng cho công tác thu thập và bảo tồn nguồn gen Cóc đỏ và làm cơ sở cho việc đánh giá khả năng thoái hỏa giổng của một số quần thể Cóc đỏ trong tự nhiên. Tính mới và sáng tạo Đánh giá sự đa dạng của các mẫu lá cóc đỏ (Eumnifzera littorea) & Cin Gids va Phú Quốc bằng kĩ thuật PCR- ISSR. Kết quả nghiên cứu ~ Tách chiết được DNA tổng số từ 20 mẫu lá Cóc đỏ thu tại Cẩn Giờ, Phú Quốc và Côn Đảo.

Thực hiện tách chiết theo quy trình đã hiệu chỉnh cho thấy lá bánh tế thu vào mùa mưa và bảo quản lạnh cho tỉ lệ tỉnh sạch của DNA tổng số cao, thuộc khoảng 1,8 ~ 2,0 khi tiến hành đo mật độ quang OD và nông độ DNA thu nhận được cao. trên 5000 ng/ụL. ~ Thu nhận được 4 trong 15 mỗi ISSR sử dụng khảo sát qui trinh PCR - ISSR với 16 mẫu DNA tổng số của 20 mẫu lá Cóc đỏ 4 mỗi ISSR (HI, HS, H9, H12) dat ty lệ khuyếch đại 1009. Sảnphẩm: ~__01 bài báo khoa học: Quách Văn Toàn Em, Nguyễn Quốc Bảo, nghiên cứu.

su da dang di truyén eta quan thé Céc d6 (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt) ở Nam bộ bằng chỉ thị ISSR. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Khu vực có bảo tổn cây Cóc đỏ; Trung tâm nghiên cứu Công nghệ sinh học. MINISTRY OP EDUCATION AND TRAINING — THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIET NAM HCM CITY UNIVERSITY OF EDUCATION Independence - Freedom ppiness INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: “Study on genetic diversity of Lumnitzera littorea (Jack) Voigt in Can Gio and Phu Quoc by ISSR analysis” = Code number: CS.

Quách Văn Toàn Em ~_Duration: From 12/2018 to 12/2019 2. Objective: Determination of genetic differentiation of Lumnitzera listorea of populations naturally distributed in Can Gio and Phu Quoc. Contributing to orienting the collection and conservation of L, littorea genetic resources and serving as a basis for assessing the ability of seed degradation those populations in nature 3. Newness and innovativeness: Determined ay ‘of Lumnitzera littorea of leaf samples in Can Gio and Phu Quoc by ISSR- PCR technig 4, Research results: - Extract the total DNA from 20 samples of L.

littorea leaves collected at Can Gio, Phu Quoc and Con Dao, The corrected extraction procedure showed that the young leaves collected in the rainy season and cold storage gave a high purity ratio of DNA, ranging from 1,8 to 2,0 when conducting optical density measurements OD and the concentration of DNA collected were high, above $000 ng/pL. ~ 4 of 15 ISSR primers were used using PCR process survey - ISSR with 16 total DNA samples of 20 samples of L littorea leaves 4 ISSR primers (H1, H8, H9, H12) reached 100% amplification rate, 5. Products: OL scientific paper: Quach Van Toan Em, Nguyen Quoc Bao (2020), Studying on genetic diversity of Lumnitzera litorea Jack (Voigt) of populations in Southern Viet Nam mangrove by ISSR markers, Scientific Conference of Department of Biotechnology Industry and Environmet on Biotechnology Industry, Van Lang University ISBN. Effects, transfer alternatives of research results and applicability: The area with L.littorea tree conservation or Biotechnology Research Center.

DANH MỤC CHỮ VIET TAT Kí hiệu Chú giải CNM Cây ngập mặn ci Chloroform:Isoamylancohol DNA Acid deoxyribonucleic ISSR Inter-Simple Sequence Repeats oD Optical density P:C:1 Phenol:Chloroform:Isoamylacohol RAPD Random Amplified Polymorphic DNA RNM Rừng ngập mặn SDS §odium denocyl sulfate DANH MUC BANG Bảng 2. Dụng cụ sử dụng. Các thiết bị sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài. Hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài Bảng 2.

Thông tin và kí hiệu của 20 mẫu lá Cóc đỏ tại Cần Giờ (CG), Phú Quốc (PQ) và Côn Đảo (CĐ) dùng để PCR - ISSR. Trình tự mỗi được sử dụng trong kĩ thuật ISSR -PCR. Các thành phần có trong phản ứng ISSR - PCR. Quy trình nhiệt được sử dụng trong kĩ thuật ISSR — PCR.

Két qua do quang phố DNA tổng số trong các mẫu nghiên cứu. Kết quả đo đường kính thân cây của mỗi mẫu (cm), DANH MỤC HÌN Hình 1.Cóc đỏ (Lzưnnitzera litorea ack.Địa điểm thu mẫu.Hình thái lá Cóc đỏ bánh tẻ. Sản phẩm ISSR - PCR của mỗi HI 34 Hình 3. Sản phẩm ISSR - PCR của mỗi Hồ.

Sản phẩm ISSR - PCR của mỗi H9 36 Hình 3. Sản phẩm ISSR - PCR của mỗi H12. Sơ đồ cây quan hệ di truyền của 16 mẫu Cóc đỏ trong nghiên cứu. LÍ ĐO CHỌN ĐÈ TÀI “Trong các loài thực vật phân bố rừng ngập mặn, Cóc đỏ (I4wanirre:a litorea (Jack.)VoieL) là một trong những loài cây chính thức của rừng ngập mặn.

Loai Céc dé (Lumnitzera littorea) là loài cây ngập mặn (CNM) không có biện tượng thai sinh phân bố ở Châu Á và Châu Úc thuộc vùng nhiệt đới, cụ thể ở lệt Nam, Trung Quée, Srilanca, Myanma,. O Vigt Nam, Lumnitzera littorea là loài có tên trong Sách đỏ với cấp độ V (Bộ Khoa học Công nghệ và Mi trường, 2007). Cóc đỏ chính thức được phát hiện ở Cần Giờ - TP.HCM, Phú Quốc, Rạch Giá - Kiên Giang, Côn Đảo - Bà Rịa - Vũng Tàu. Tuy nhiền, hiện nay vì sự phát triển kinh tế xã hội, con người đã khai thắc thực vật rừng ngập.

mặn, đặc biết khai thác Cóc đỏ quá mức dẫn đến nguy cơ bị tuyệt chủng. Vi vậy, việc nghiên cứu góp phần bảo tồn vốn gene của loài trong tự nhiên hoàn toàn cần thiết Vào năm 1995, Moritz đã có các nghiên cửu về dữ liệu di truyền, ông sử dụng dữ liệu di tru thành công để xác định các đơn vị bảo tổn và không bảo. tồn trong quần thẻ thực vật (Moritz, 1995). Oldfeld và cộng sự (1998) đã nghiên cứu và nhận thấy có hơn 8.000 loài cây bị đe dọa tuyệt chúng trên thế giới.

Việc nghiên cứu về các dữ diệu di truyền được đánh giá cao rằng những phản tích di truyền có thể cung cấp những hiểu biết có giá trị về các quả trình đang điển ra của quần thể nguy cơ tuyệt chủng (Clarke and Young, 2000). Vì vậy, một nghiên cứu đi truyền của quan thé Coc 6 (Lumnitreza littorea) sẽ cúng cấp những dữ. liệu về sự đa đạng của loài góp phản đánh giá lịch sử nguồn gốc vả phát triển các chiến lược bảo tổn loài. Hiện nay, kỹ thuật sinh học phân tử đang được áp dụng rộng rãi, có hiệu quả trong nghiên cứu đa dang di truyền quần thể.

Các chỉ thị AFLP. được sử dụng đánh giá đa dạng di truyền, trong đó chỉ thị thị ISSR hay được lựa chọn vì tương đổi đơn giản. dễ thực hiện mà lại hiệu quả. Để góp phần vào việc định hướng cho công tác thu thập và bảo tổn nguồn gen Cóc đỏ cũng như để có cơ sở cho việc đánh giá khả năng thoái hóa giống của một số quần thể Cóc đỏ trong tự nhiên, chúng tôi đẻ xuất nghiên cứu "Nghiên cứu sự đa dạng về di truyền của quần thể cây Cúc đỏ (Lumnitzera litorea (Jack) Voigh) ở Phú Quốc, Cầm Giờ bằng chỉ thị ISS”.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xác định mức độ phân hóa về di truyền của Coc 6 (Lumnitzera littorea (Jack) Voigt) phân bố tự nhiên ở Phú Quốc, Cần Giờ. Qua đỏ, góp phẩn định hướng cho công tác thu thập và bảo tồn nguồn gen Cóc đỏ tại Việt Nam. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ~ Phân tích đặc điểm hình thái lá của các cây tiễn hành nghiên cứu vẻ đa dạng di truyền trong quần thể cây Cóc đỏ ở Cẩn Giờ và Phú Quốc. - PCR - ISSR cho mẫu lá Cóc đỏ ở Cần Giờ, Côn Đảo vả Phú Quốc góp phần cung cấp dữ liệu di truyền của loài Cóc đỏ ở Việt Nam.

~_ Xây dựng và đánh giá cây phân loại từ chí thị ISSR của 20 mẫu lá Cóc đỏ ở Cần Giờ, Côn Đảo và Phú Quốc 4, PHAM VI NGHIÊN CỨU Trong giới hạn của để tài chỉ sử dụng chỉ thị ISSR (15 mỗi, kí hiệu H1 ~ H15) để xác định mỗi quan hệ phát sinh chủng loại của quan thé Cóc đỏ tự nhiên ở Can Giờ. Phủ Quốc và Côn Đảo. GIỚI THIỆU CHUNG VE CAY COC DO 1. Vị trí trong hệ thống phân loại Bộ: Sim — Myrtales Ho: Bang — Combretaceae Chỉ: Cóc - Lumnitzera Loai: Lumnitzera littorea (Jack.

Coc d6 (Lumnitzera litorea (Jack. Phân bố Loài Cóc đồ ([uennitzera liforea) là loài CNM không có hiện tượng thai sinh phân bố ở Châu A va Châu Úc thuộc vùng nhiệt đới. cụ thể ở Việt Nam, Trung Quốc, Srilanca, Myanma, Thái Lan, Malaixia, Singapore, Indonesia, Phillippines, New Guinea, Fiji 6 Vigt Nam, Lumnitzera littorea Jack. 1a loài cỏ tên trong Sách đỏ.

với cấp báo động V (Bộ Khoa học Công nghệ và Mỗi trường, 2007). Cóc đỏ chính thức dược phát hiện ở Cần Giờ - TP.HCM, Phú Quốc. Rạch Giá - Kiên Giang, Côn Đảo nhưng số lượng không nhiều. Đặc điểm hình thai Cây gỗ, cao 10 - 20 m, đường kính 40 - 50 cm, vỏ màu nâu thẫm có vết nứt, mặt trong vỏ mảu nâu đỏ, phần giác màu vàng, lõi màu nâu thẩm.

Tán lá phát triển, phân cành thắp. thân cành có nhiều mắt do những vết sẹo của lá rụng. để lại, nhánh non đỏ nhạt. phiến lá dày hình trứng ngược.