Phân Tích Đa Dạng Di Truyền Của Ba Loài Cây Bố Mẹ Bạch Đàn

• Tác giả: Trần Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Cường
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Phân Tích Đa Dạng Di Truyền Của Cây Bạch Đàn: Nghiên Cứu Về Các Tổ Hợp Lai
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Một số nghiên cứu trong chọn giống cây bạch đàn
• 1.1.1. Trên thế giới
• 1.1.2. Tại Việt Nam
• 1.2. Các loại chỉ thị phân tử dựa trên kỹ thuật ADN
• 1.2.1. Ưu điểm của chọn giống bằng chỉ thị phân tử
• 1.2.2. Một số nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong phân tích đa dạng di truyền và chọn giống cây lâm nghiệp
• 1.2.2.1. Trên thế giới
• 1.2.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Nội dung nghiên cứu
• 1.3.2. Đối tượng, vật liệu và địa điểm nghiên cứu
• 1.3.3. Các cặp mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu
• 1.3.4. Địa điểm nghiên cứu
• 1.3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.5.1. Các phương pháp sử dụng trong phòng thí nghiệm
• 1.3.5.2. Các phương pháp ngoài hiện trường
• 1.3.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 1.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 1.4.1. Phân tích đa dạng di truyền của các cây bố mẹ đã chọn
• 1.4.2. Kết quả tách chiết ADN tổng số
• 1.4.3. Kết quả phản ứng PCR từ ADN tổng số của các mẫu bạch đàn với các mồi SSR
• 1.4.4. Kết quả phân tích quan hệ di truyền giữa các cây bố mẹ chọn lai giống. Xây dựng các tổ hợp lai
• 1.4.5. Xác định thời điểm nở hoa, kết quả của các cây bố mẹ tham gia lai giống
• 1.4.6. Khảo nghiệm các tổ hợp bạch đàn lai tại Trường Sơn – Lương Sơn - Hòa Bình
• 1.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đa Dạng Di Truyền Cây Bạch Đàn

Cây bạch đàn là một trong những loài cây lâm nghiệp quan trọng, được trồng rộng rãi trên toàn thế giới. Với khả năng sinh trưởng nhanh và thích nghi với nhiều điều kiện sinh thái, bạch đàn đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp gỗ và giấy. Nghiên cứu về đa dạng di truyền bạch đàn là yếu tố then chốt trong chương trình cải thiện giống, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng gỗ và khả năng chống chịu sâu bệnh. Ứng dụng các marker di truyền trong phân tích đa dạng di truyền mở ra hướng đi đầy tiềm năng. Luận văn này tập trung vào phân tích đa dạng di truyền của ba loài cây bố mẹ (Eucalyptus urophylla, E. exserta) để xây dựng các tổ hợp bạch đàn lai khác loài.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Nghiên Cứu Bạch Đàn Lai Tạo

Từ những năm 1930, bạch đàn đã được du nhập vào Việt Nam và trở thành cây trồng chủ lực. Các nghiên cứu trước đây đã xác định một số loài có triển vọng như Bạch đàn urô, Bạch đàn caman, Bạch đàn tere và Bạch đàn pellita. Trung tâm Nghiên cứu Giống Cây rừng đã lai tạo thành công nhiều tổ hợp lai, trong đó 31 cây trội thuộc 8 tổ hợp lai sinh trưởng nhanh hơn bố mẹ. Các giống lai này đã được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật.

1.2. Vai Trò Của Bạch Đàn Trong Nền Kinh Tế Việt Nam

Rừng trồng bạch đàn đóng góp đáng kể vào việc đáp ứng nhu cầu gỗ nguyên liệu, ván dăm và gỗ trụ mỏ, cải thiện đời sống người dân làm nghề rừng. Tổng diện tích trồng bạch đàn đến năm 2001 là 348.000 ha, chiếm 30% diện tích trồng rừng cả nước. Cùng với keo, bạch đàn là một trong những cây trồng lâm nghiệp quan trọng nhất.

II. Thách Thức Trong Chọn Giống Bạch Đàn Năng Suất Cao

Mặc dù bạch đàn có nhiều ưu điểm, việc chọn giống vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Cần nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ, cải thiện tính chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất lợi và sâu bệnh. Các phương pháp chọn giống truyền thống tốn nhiều thời gian và công sức. Do đó, việc ứng dụng công nghệ sinh học và các marker di truyền trở nên cấp thiết. Phân tích đa dạng di truyền giúp xác định các cá thể có tiềm năng lai tạo, tạo ra giống bạch đàn có năng suất và chất lượng vượt trội.

2.1. Các Bệnh Hại Ảnh Hưởng Đến Năng Suất Bạch Đàn

Bệnh hại là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến năng suất bạch đàn. Các bệnh như loét thân, bệnh lá gây thiệt hại lớn cho người trồng rừng. Việc chọn giống bạch đàn kháng bệnh là một trong những mục tiêu quan trọng của các chương trình cải thiện giống.

2.2. Yêu Cầu Về Tính Thích Nghi Của Giống Bạch Đàn Mới

Ngoài năng suất và khả năng kháng bệnh, tính thích nghi của giống bạch đàn mới cũng rất quan trọng. Giống bạch đàn cần có khả năng thích nghi với nhiều điều kiện sinh thái khác nhau, từ vùng núi cao đến vùng ven biển, từ đất nghèo dinh dưỡng đến đất giàu dinh dưỡng.

2.3. Tầm Quan Trọng Của Bảo Tồn Nguồn Gen Bạch Đàn

Bảo tồn nguồn gen bạch đàn là yếu tố then chốt để duy trì đa dạng sinh học và đảm bảo nguồn vật liệu di truyền cho các chương trình chọn giống trong tương lai. Việc thu thập, bảo quản và đánh giá nguồn gen bạch đàn cần được chú trọng.

III. Phương Pháp Phân Tích Đa Dạng Di Truyền Bằng SSR Marker

Chỉ thị phân tử SSR (Simple Sequence Repeats) là công cụ hiệu quả để phân tích đa dạng di truyền. SSR marker có độ tin cậy cao, dễ sử dụng và cho phép phân biệt các cá thể trong cùng một loài. Kỹ thuật SSR dựa trên sự khác biệt về số lượng các đoạn lặp lại trong ADN. Việc sử dụng SSR marker giúp xác định quan hệ di truyền giữa các cây bố mẹ, từ đó chọn được các tổ hợp lai phù hợp. Luận văn này sử dụng SSR marker để phân tích đa dạng di truyền của 19 cây bố mẹ thuộc ba loài bạch đàn.

3.1. Ưu Điểm Của SSR Marker So Với Các Phương Pháp Khác

So với các phương pháp khác như RAPD, AFLP, SSR marker có nhiều ưu điểm vượt trội. SSR marker có tính đặc hiệu cao, dễ lặp lại và cho kết quả chính xác hơn. SSR marker cũng có thể được sử dụng để xây dựng bản đồ di truyền và xác định các gen liên quan đến các tính trạng quan trọng.

3.2. Quy Trình Phân Tích Đa Dạng Di Truyền Bằng SSR Marker

Quy trình phân tích đa dạng di truyền bằng SSR marker bao gồm các bước: tách chiết ADN, khuếch đại ADN bằng PCR, điện di và phân tích kết quả. Việc lựa chọn các cặp mồi SSR phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo kết quả phân tích chính xác.

3.3. Ứng Dụng Của SSR Marker Trong Chọn Giống Bạch Đàn

SSR marker được sử dụng rộng rãi trong chọn giống bạch đàn. SSR marker giúp xác định các cá thể có tiềm năng lai tạo, đánh giá đa dạng di truyền của quần thể và theo dõi sự di truyền của các gen mong muốn.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Quan Hệ Di Truyền Giữa Các Loài

Nghiên cứu đã phân tích đa dạng di truyền của 19 cây bố mẹ thuộc ba loài bạch đàn (E. camaldulensis, E. urophylla, E. exserta) bằng SSR marker. Kết quả cho thấy có sự khác biệt đáng kể về đa dạng di truyền giữa các loài và giữa các cá thể trong cùng một loài. Phân tích quan hệ di truyền cho thấy các loài có quan hệ gần gũi có xu hướng tạo ra các tổ hợp lai có năng suất cao hơn. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn giống bạch đàn lai.

4.1. Phân Tích Cấu Trúc Di Truyền Quần Thể Bạch Đàn

Phân tích cấu trúc di truyền quần thể bạch đàn giúp hiểu rõ hơn về sự phân bố đa dạng di truyền và quá trình tiến hóa của các loài bạch đàn. Kết quả phân tích cho thấy có sự phân hóa di truyền giữa các quần thể bạch đàn ở các vùng địa lý khác nhau.

4.2. Xác Định Các Tổ Hợp Lai Có Tiềm Năng

Dựa trên kết quả phân tích đa dạng di truyền, nghiên cứu đã xác định các tổ hợp lai có tiềm năng cho năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt. Các tổ hợp lai này cần được khảo nghiệm thực địa để đánh giá chính xác tiềm năng của chúng.

4.3. So Sánh Đa Dạng Di Truyền Giữa Các Loài Bạch Đàn

So sánh đa dạng di truyền giữa các loài bạch đàn giúp hiểu rõ hơn về quan hệ tiến hóa giữa chúng. Kết quả so sánh cho thấy E. urophylla có đa dạng di truyền cao hơn so với E. camaldulensis và E. exserta.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Khảo Nghiệm Các Tổ Hợp Bạch Đàn Lai

Các tổ hợp bạch đàn lai được tạo ra từ các cây bố mẹ đã được phân tích đa dạng di truyền được khảo nghiệm tại Trường Sơn – Lương Sơn - Hòa Bình. Kết quả khảo nghiệm cho thấy có sự khác biệt về sinh trưởng giữa các tổ hợp lai. Một số tổ hợp lai có sinh trưởng vượt trội so với bố mẹ, thể hiện ưu thế lai. Việc khảo nghiệm các tổ hợp lai giúp chọn ra các giống bạch đàn có năng suất và chất lượng tốt nhất để đưa vào sản xuất.

5.1. Đánh Giá Sinh Trưởng Của Các Tổ Hợp Bạch Đàn Lai

Đánh giá sinh trưởng của các tổ hợp bạch đàn lai bao gồm các chỉ tiêu: chiều cao cây, đường kính thân cây, thể tích thân cây. Các chỉ tiêu này được đo đạc định kỳ để theo dõi sự phát triển của các tổ hợp lai.

5.2. Đánh Giá Khả Năng Kháng Bệnh Của Các Tổ Hợp Lai

Đánh giá khả năng kháng bệnh của các tổ hợp lai được thực hiện bằng cách quan sát các triệu chứng bệnh trên cây và đánh giá mức độ nhiễm bệnh. Các tổ hợp lai có khả năng kháng bệnh tốt sẽ được ưu tiên chọn lựa.

5.3. So Sánh Sinh Trưởng Giữa Các Tổ Hợp Lai Thuận Nghịch

So sánh sinh trưởng giữa các tổ hợp lai thuận nghịch giúp xác định ảnh hưởng của vai trò bố mẹ đến sinh trưởng của con lai. Kết quả so sánh cho thấy có sự khác biệt về sinh trưởng giữa các tổ hợp lai thuận nghịch.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Bạch Đàn Lai

Nghiên cứu đã thành công trong việc phân tích đa dạng di truyền của ba loài bạch đàn bằng SSR marker. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn giống bạch đàn lai. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về đa dạng di truyền của bạch đàn bằng các phương pháp hiện đại hơn như giải trình tự gen. Cần mở rộng phạm vi khảo nghiệm các tổ hợp lai để đánh giá chính xác tiềm năng của chúng. Nghiên cứu về bạch đàn lai có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng.

6.1. Đề Xuất Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Bạch Đàn

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về bạch đàn bao gồm: nghiên cứu về gen kháng bệnh, gen chịu hạn, gen cho năng suất cao; nghiên cứu về tương tác gen và môi trường; nghiên cứu về tiến hóa di truyền bạch đàn.

6.2. Tầm Quan Trọng Của Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học

Ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống bạch đàn giúp rút ngắn thời gian chọn giống, nâng cao hiệu quả chọn giống và tạo ra các giống bạch đàn có năng suất và chất lượng vượt trội.

6.3. Kiến Nghị Về Chính Sách Phát Triển Ngành Lâm Nghiệp

Cần có chính sách hỗ trợ nghiên cứu và phát triển giống bạch đàn mới; chính sách khuyến khích trồng rừng bạch đàn thâm canh; chính sách bảo vệ rừng trồng bạch đàn.