MỞ ĐẦU Rong biển ngày nay được sử dụng phổ biến và rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam, là nguồn thực phẩm rất bổ dưỡng giàu vitamin, khoáng đa và vi lượng, giàu protein, lipit, carbonhydrate và các chất có hoạt tính sinh học đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người và động vật. Ngoài ra, rong biển còn là nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất các sản phẩm được ứng dụng trong lĩnh vực trong y dược, công nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Hiện nay, một số nhóm rong biển kinh tế như rong Sụn (Kappaphycus), rong Câu(Gracilaria), rong Nho (Caulerpa), rong Đông (Hypnea), rong Mơ (Sargassum), rong Mào gà (Laurencia). là những đối tượng được nuôi trồng rộng rãi phục vụ các nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Đây là một trong những ngành nghề mới góp phần đáng kể làm thay đổi bộ mặt các vùng nông thôn nhất là các vùng nông thôn ven biển. Tuy nhiên vấn đề khai thác và chế biến rong biển ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, rong biển thường nuôi trồng được thu vớt và cung cấp ở dạng nguyên liệu thô nên giá trị kinh tế còn thấp. Ngoài ra, các sản phẩm được chế biến từ rong biển ở nước ta còn ít, không đa dạng và phổ biến nên người dân Việt Nam ít biết đến loại thực phẩm đặc biệt giàu dinh dưỡng này. Trong quá trình nuôi trồng, một số giống rong biển thường được di nhập từ các vùng địa lý khác nhau về trồng, do vậy sẽ xảy ra hiện tượng tạp nhiễm giống, giống bị thoái hóa nhanh, ảnh hưởng đến chất lượng của giống và gây ra hiện tượng biến đổi di truyền của các giống ở các mức độ khác nhau.
Do vậy, một yêu cầu đã được đặt ra là cần xác định được các giống rong nào thực sự thích nghi với sự thay đổi của điều kiện môi trường ngoại cảnh để từ đó cung cấp các cơ sở khoa học giúp cho việc lựa chọn các giống rong biển tốt để nâng cao được sản lượng cũng như chất lượng của các loài rong biển được khai thác. Để góp phần nhỏ bé trong việc giải quyết vấn đề cấp thiết nêu trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Phân tích đa dạng di truyền của các loài rong biển bằng kỹ thuật sinh học phân tử RAPD-PCR” với nội dung nghiên cứu như sau: phân tích sự biến đổi di truyền của các loài rong biển thuộc các chi Kappaphycus, Eucheuma, Gracilaria và Caulerpa của Việt Nam bằng kỹ thuật sinh học phân tử nhờ sử dụng các mồi đa hình ngẫu nhiên (RAPD-PCR) gồm OPA4, OPA10, OPL12, RA59, RA32, RA142, OPN05, OPV02 và OPP19. Trần Thanh Hoa 1 Lớp 11-04 Luận văn tốt nghiệp Khoa công nghệ sinh học Công việc nghiên cứu được thực hiện tại Phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trần Thanh Hoa 2 Lớp 11-04 Luận văn tốt nghiệp Khoa công nghệ sinh học PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới 1. Giới thiệu chung về rong biển Rong biển (hay còn gọi là tảo biển) là thực vật biển - nguồn cung cấp thực phẩm giàu dinh dưỡng cho con người và động vật. Chúng là các thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước, cơ thể ở dạng đơn bào hoặc đa bào và sống thành quần thể, có kích thước hiển vi hoặc có khi dài hàng mét, có dạng hình cầu, hình sợi, hình phiến lá hay hình thù rất đặc biệt. Hằng năm, sản lượng rong biển ở các đại dương cung cấp cho trái đất khoảng 200 tỷ tấn rong.
Các nghiên cứu hiện nay cho thấy trên 90% cacbon tổng hợp hàng năm nhờ quang hợp trong môi trường nước, trong đó có 20% do rong biển tổng hợp lên. Rong biển thường phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triều sâu, vùng biển cạn… Hiện nay, rong biển đã được sử dụng phổ biến ở rất nhiều quốc gia trên thế giới đặc biệt là các quốc gia ven biển để ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Điều này không những đem lại giá trị về thực phẩm mà còn đem lại cho các quốc gia những giá trị kinh tế rất lớn. Việc tiêu thụ sản phẩm từ rong biển đã trải qua thời kì lịch sử lâu dài.
Các nghiên cứu khảo cổ học cho thấy Nhật Bản đã dùng rong biển từ hơn 10 nghìn năm trước. Ở Trung Quốc, rong biển từ lâu đã được coi là đặc sản được dùng trong các món ăn của các tầng lớp quý tộc. Ngoài ra, các quốc gia khác như Scôtlen, Ai-len, New Zealand, quần đảo Thái Bình Dương và các nước Nam Mỹ… rong biển đã sử dụng phổ biến từ nhiều thế kỷ trước. Hệ thống phân loại rong biển được sắp xếp như sau [9]: 1- Ngành tảo Lam (Cyanophyta) 2- Ngành tảo Giáp (Pyrrophyta) 3- Ngành tảo Vàng ánh (Chrysophyta) 4- Ngành tảo Silic (Bacillariophyta) 5- Ngành tảo Vàng (Xanthophyta) 6- Ngành rong Nâu (Phaeophyta) 7- Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) 8- Ngành tảo Mắt (Euglenophyta) Trần Thanh Hoa 3 Lớp 11-04 Luận văn tốt nghiệp Khoa công nghệ sinh học 9- Ngành rong Lục (Chlorophyta) 10- Ngành tảo Vòng (Charophyta) Mặc dù hệ thống phân loại rong biển rất khác nhau nhưng phần lớn các nghiên cứu đều tập trung vào các ngành rong Lam, Nâu, Đỏ, Lục - đây là những ngành rong có giá trị kinh tế cao, có sự phân bố rộng và thường thấy nên hệ thống phân loại các ngành rong biển ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung thường được sắp xếp theo trật tự như sau: 1- Ngành tảo Lam (Cyanophyta) 2- Ngành rong Nâu (Phaeophyta) 3- Ngành rong Đỏ (Rhodophyta) 4- Ngành rong Lục (Chlorophyta) Hiện nay, thức ăn có nguồn gốc từ biển ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày của con người do chúng có hàm lượng dinh dưỡng cao, có giá trị kinh tế và là nguồn nguyên liệu cho y học, dược phẩm, công nghiệp, nhiên liệu sinh học….
Trong thế giới tự nhiên, rong biển có một vai trò quan trọng. Nó là cơ thể sinh vật có khả năng hấp thụ CO2 và thải O2 thông qua quá trình quang hợp nên có vai trò điều hoà không khí trong khí quyển. Ngoài ra, rong biển phân bố chủ yếu ở vùng thềm lục địa chính vì thế khi rong biển phát triển tạo thành vành đai vững chắc bảo vệ sự tàn phá và tác động lớn của sóng gió. Bên cạnh đó, nơi rong biển phân bố thường là nơi trú ngụ và sinh sống của nhiều loài sinh vật biển như động vật thân mềm, da gai, chân khớp, cá… Tuy vậy, khi rong biển phát triển mạnh lại gây ảnh hưởng lớn đến quá trình giao thông khai thác trên biển cũng như gây ra sự ô nhiễm môi trường khi mùa rong tàn lụi.
Rong Sụn Rong Sụn có tên thương mại là Cottonii, bao gồm hai loài chính là: Kappaphycus alvarezii và Kappaphycus striatum, nguyên liệu chính cho chế biến kappa-carrageenan được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế như chế biến thực phẩm, y dược, mỹ phẩm, dệt may…[35]. *Vị trí phân loại Theo Doty và cộng sự [31] về mặt hệ thống phân loại Rong Sụn (Kappaphycus alvarezii, Kappaphycus striatum) được sắp xếp như sau: Trần Thanh Hoa 4 Lớp 11-04 Luận văn tốt nghiệp Khoa công nghệ sinh học Ngành (Phylum): Rhodophyta, Lớp (Class): Rhodophyceae, Lớp phụ (Subclass): Florideophycidae, Bộ (Order): Gigartinales, Họ (Family): Areschougiaceae, Tông (Tribus): Eucheumatoideade, Chi (Genus): Kappaphycus, Loài: alvarezii, striatum 1. Đặc điểm sinh học của rong Sụn * Hình thái cấu tạo Rong Sụn có thân dạng trụ tròn, nhiều trục chính, mọc lên từ bàn bám dạng đĩa. Những trục chính mới có thể mọc từ cùng gốc với trục chính ban đầu hay ngay từ trên trục chính, ở dưới phần gốc của trục chính ban đầu.
Nhánh dạng trụ tròn hình thành ngay gần gốc thân, lúc đầu chia không quy luật hoặc một bên, sau đó mọc và uốn cong theo hướng ánh sáng và phát triển thành bụi rậm [13]. - Loài Kappaphycus alvarezii Hình thái của loài K. alvarezii là rong thô, giòn như ăn sụn tai nên dân gian đã quen gọi tên loài rong này là “rong Sụn”. Thân rong này hình trụ, có màu xanh đến màu nâu đỏ, mọc đứng, cao khoảng 20-60cm, với đường kính của thân chính và nhánh từ 1 đến 2cm.
Rong này có phân nhánh thưa. Khoảng cách giữa hai lần phân nhánh từ 4 đến 10cm. Nhánh chót hơi cong, dài từ 5 đến 15cm, thon dần về ngọn. Khi mọc ở vùng nước có dòng chảy tốt cây rong phát triển dài có thể có chiều dài lên tới 2m/cá thể, trọng lượng cá thể có thể lên đến từ 20 đến 56kg/cá thể.
Nhánh rong này thường có đường kính lớn (trung bình đường kính là 2,5mm), thon dần về phía đỉnh nhánh. Thường không có hoặc ít nhánh thứ cấp. Nhánh rong cong, phình rộng, thon dần và kéo dài về phần cuối (hình 1. Nhìn trên bề mặt cắt ngang thân rong của loài này: Kích thước tế bào từ lớp vỏ vào nhu mô lõi tăng từ từ.
Lớp vỏ bao gồm 3-5 lớp tế bào chứa sắc tố, hình bầu dục, đường kính từ 7 đến 15µ m. Lớp nhu mô ngoài gồm từ 7 đến 12 lớp tế bào hình bầu dục hoặc hình cầu, đường kính từ 120 đến 200µm, vách dày từ 7 đến 10µm. Trần Thanh Hoa 5 Lớp 11-04 Luận văn tốt nghiệp Khoa công nghệ sinh học Nhu mô lõi bao gồm những tế bào lớn xen lẫn với những tế bào nhỏ có đường kính từ 15 đến 20µm [13]. - Loài Kappaphycus striatum K.
striatum là loại rong thô, sần sùi, cao từ 20 đến 25cm, màu nâu đen đến nâu đỏ. Loài rong này có phân nhánh dày, theo kiểu đối nhau, mọc vòng, chạc hai không đều. Khoảng cách giữa hai lần phân nhánh ngắn từ 1 đến 3cm, nhánh chót ngắn, đầu cùn hoặc tròn (hình 1. Với loài này khi nhìn trên bề mặt cắt ngang thân: Kích thước tế bào từ lớp vỏ vào lớp lõi tăng từ từ.
Lớp vỏ bao gồm từ 2 đến 3 lớp tế bào chứa sắc tố, hình bầu dục, đường kính từ 7 đến 10µm. Lớp nhu mô ngoài gồm từ 7 đến 10 lớp tế bào hình bầu dục hoặc hình cầu đường kính từ 120 đến 250µm, vách dày từ 10 đến 15µm. Lớp nhu mô lõi bao gồm những tế bào lớn xen kẽ với những sợi trục, đường kính từ 25 đến 30µm, với vách dày từ 0 đến 15µm [13]. Hình ảnh của hai loài Rong Sụn chính.
* Đặc tính sinh sản, vòng đời Theo các nhà nghiên cứu về rong biển [19, 27, 26, 38, 45] đã cho thấy thường tồn tại ba loại cây, thể hiện cho ba giai đoạn chính trong vòng đời của cây rong.