Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về Bạch đàn nói chung và Bạch đàn Urô nói riêng Bạch đàn (Eucalyptus) là một chi thực vật thuộc họ Sim (Myrtaceae), bộ Sim (Myrtaces), phân lớp Hoa hồng (Rosidae), lớp hai lá mầm (Dicotyledone). Tên bạch đàn Eucalyptus lần đầu tiên được nhà thực vật học người Pháp Charles Louis L’Heritier de Brutelle đặt cho vào năm 1788.
Từ đó đến nay đã có tới 900 loài, phân loài và các biến chủng bạch đàn lai trên toàn thế giới (Boland và cs, 2006). Theo Eldridge và cs (1993) chi bạch đàn được chia làm 8 chi phụ. Trong đó, chi phụ Symphyomyrtus có nhiều loài được sử dụng vào trồng rừng đại trà, như: Loài E. grandis… Bạch đàn có xuất xứ từ Australia và chỉ có 2 loài bạch đàn phân bố ngoài Australia là loài E.
deglupta Blume và E. Cho đến nay, bạch đàn đã được gây trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia vùng nhiệt đới, ôn đới, như: Brazil, Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam,. Bạch đàn là loài cây thân gỗ lâu năm, cây trồng 5 - 6 năm tuổi thường có chiều cao trên 7m và đường kính thân khoảng 9 – 10 cm. Cây bạch đàn có cơ chế tự bảo vệ nhờ một cơ quan dưới mặt đất được gọi là “củ gỗ” và cơ chế phát triển nhanh nhờ chồi bất định và búp phụ, do đó cây có khả năng thích nghi cao với nhiều loại lập địa và khí hậu.
Bạch đàn có thể sinh trưởng phát triển ở vùng khí hậu nhiệt đới, cận nhiệt đới, ôn đới (Grupo Empresarial ENCE, 2009). Bạch đàn là cây mọc nhanh, chu kỳ kinh doanh ngắn, có khả năng sinh trưởng trên nhiều dạng lập địa khác nhau, thích hợp cho rừng trồng sản xuất. Do đó, bạch đàn được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia và rừng trồng bạch đàn chiếm 0,5% diện tích rừng trên toàn thế giới (Grupo Empresarial ENCE, 2009). Gỗ bạch đàn được coi là nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp sản xuất giấy vì gỗ bạch đàn có thành phần hóa học và cấu tạo sợi rất thích hợp cho sản xuất bột giấy.
Mỗi năm trên thế giới có hàng triệu tấn bột giấy được sản LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 xuất từ gỗ bạch đàn. Bên cạnh đó, gỗ bạch đàn còn được sử dụng làm đồ mộc, sản phẩm thủ công mỹ nghệ, sản xuất ván dăm, ván sợi xuất khẩu, gỗ xây dựng, cột chống,… Ngoài ra, lá của một số loài bạch đàn còn được sử dụng để tách chiết tinh dầu, tanin và chế biến dược phẩm. Trên thế giới, bạch đàn đang là một trong các loài cây trồng rừng có triển vọng nhất đối với các ngành Lâm nghiệp, công nghiệp sản xuất gỗ và bột giấy (Wu et al. 2006, Clarke et al.
2009, Ishiguri et al. 2013, Hung et al. 2015, Wessels et al. 2016), với diện tích trồng ngày càng được mở rộng.
Bên cạnh vùng sinh thái tự nhiên, rừng trồng bạch đàn được mở rộng từ 0,7 triệu ha năm 1955 lên hơn 20 triệu ha năm 2009 và có mặt ở hơn 100 quốc gia trên thế giới (Iglesias và cs, 2008; Shi và cs, 2012). Trong đó, phân bố ở châu Á 40,78%, châu Mỹ 36,41%, châu Phi 11,65%, châu Âu 6,31% và châu Đại Dương 4,85% (Global, 2009). Brazil là nước có diện tích rừng trồng bạch đàn lớn nhất thế giới, năm 2012 ước tính có khoảng 6,5 triệu hecta chủ yếu phục vụ cho sản xuất giấy và bột giấy (Anuário Estatístico Da Abraf, 2012). Ở Việt Nam, cây bạch đàn được người Pháp đưa vào gây trồng từ trước năm 1945, song việc gây trồng bạch đàn trên quy mô lớn mới chỉ được bắt đầu từ năm 1960.
Trong một thời gian ngắn, cây bạch đàn đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một trong số các loài cây lâm nghiệp trồng rừng quan trọng của nước ta hiện nay. Ở Việt Nam, bạch đàn chiếm vị trí quan trọng trong cơ cấu cây trồng rừng, có mặt tại 6/9 vùng sinh thái chính trong cả nước. Tuy nhiên, thực tế trồng rừng ở Việt Nam cho thấy, hầu hết các vùng được quy hoạch để trồng rừng là các vùng đất trống bạc màu và đồi trọc nghèo dinh dưỡng vì vậy mà năng suất cây trồng giảm mạnh do cây sinh trưởng chậm, kéo dài luân kỳ khai thác. Do đó, hiện nay việc nghiên cứu cải thiện giống cây lâm nghiệp với đặc tính sinh trưởng nhanh trên các nền đất bạc màu rất được chú trọng.
Việc nghiên cứu chọn tạo được giống bạch đàn sinh trưởng nhanh trên các vùng đất nghèo dinh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 dưỡng sẽ quyết định đến việc nâng cao được năng suất rừng trồng bạch đàn, mang lại giá trị kinh tế ổn định và bền vững cho người dân trồng rừng. Giống Bạch đàn urô (Eucalyptus urophylla) Bạch đàn Urô (E. urophylla) có nguyên sản ở Indonesia (tập trung ở một số đảo là Flores, Adona, Pantar và Timor), phân bố từ 7030 - 100 vĩ Nam và 1220 - 1270 kinh Đông trên các dốc núi và trong các thung lũng, trên các loại đất bazan, diệp thạch và phiến thạch, đôi khi mọc ở núi đá vôi. Bạch đàn Urô phân bố ở độ cao 300 - 2960m so với mặt nước biển, nơi có nhiệt độ trung bình hàng năm từ 24-280C.
Nơi nguyên sản, bạch đàn Urô có thể cao 25 - 45m, dưới điều kiện thuận lợi có thể đạt đến chiều cao 55m và đường kính trên 2m ( Eldridge và cs, 1993). Lần đầu tiên bạch đàn Urô có mặt ở Việt Nam trong chương trình khảo nghiệm loài và xuất xứ bạch đàn năm 1979 tại vùng nguyên liệu giấy trung tâm Bắc Bộ. Các vườn giống cây trồng bằng hạt (Seedling Seed Orchard - SSO) của loài hiện đã được xây dựng tại địa bàn các tỉnh Phú Thọ và Hà Nội. Theo thông tin từ Xí nghiệp giống Lâm nghiệp vùng trung tâm Bắc Bộ và Đồng bằng sông Hồng thì hạt giống bạch đàn Urô thu tại rừng giống chuyển hoá xã Trạm Thản, Phù Ninh, Phú Thọ là nguồn cung cấp hạt giống chính cho việc trồng rừng bạch đàn ở các tỉnh Bắc Bộ và đáp ứng một phần nguyên liệu cho nhà máy giấy Bãi Bằng.
Cho đến nay, ở Việt Nam, loài bạch đàn Urô đã có 3 xuất xứ (Lembata cho vùng Bắc Trung Bộ, Lewotobi và Egon cho các tỉnh miền Bắc và Tây Nguyên) và 6 dòng vô tính được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật: PN2, PN14, PN10, PN46, PN47, PN3d (Lê Đình Khả và cs, 2006). Đồng thời, bạch đàn Urô là một trong các loài cây rừng nằm trong danh mục các loài cây chủ lực cho trồng rừng sản xuất và danh mục các loài cây chủ yếu cho trồng rừng theo các vùng sinh thái Lâm nghiệp theo quyết định số 4861/QĐ-BNN-TCLN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành ngày 17/11/2014. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Bạch đàn Urô được đánh giá là loài có dáng thân rất đẹp, chất lượng gỗ tốt. Tại nơi nguyên sản, gỗ bạch đàn này được sử dụng với rất nhiều mục đích như: Gỗ xây dựng, làm đồ dùng trong gia đình, gỗ trụ mỏ,.
Tuy nhiên, bạch đàn Urô được xem như là nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất giấy trên thế giới và Việt Nam. Một số nghiên cứu chuyển gen vào Bạch đàn Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống Bạch đàn mới có năng suất cao, chất lượng gỗ tốt, chống chịu được sâu hại, nấm bệnh và các điều kiện bất lợi của môi trường (hạn, mặn, lạnh) đang được thực hiện tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Sử dụng công nghệ gen để tạo các giống bạch đàn chuyển gen với các tính trạng quý là hướng đã và đang được nhiều nhà khoa học đánh giá cao, nhiều quốc gia đầu tư, quan tâm nghiên cứu mạnh trong những năm gần đây, đặc biệt là các nước như Nhật, Mỹ, Trung Quốc, Brazil. Lần đầu tiên vào năm 1991 đã công bố chuyển thành công gen cat và uidA vào loài bạch đàn E.
Gunni nhờ dung hợp tế bào trần (Teulieres và cs, 1991), từ đó mở ra hướng nghiên cứu mới trên đối tượng các loài bạch đàn cho nhiều nhà khoa học trên thế giới. Yu và cs (2013) khi chuyển gen codA vào đỉnh chồi bạch đàn Eucalyptus globulus thu được kết quả: Ở tất cả các dòng chuyển gen đều ghi nhận hàm lượng glycinebetaine tích lũy cao, đặc biệt là ở lá non. Đặc biệt, dòng 107-1 có khả năng chịu được nồng độ muối cao hơn các dòng chuyển gen còn lại và là dòng bạch đàn chuyển gen chịu mặn tiềm năng. Báo cáo kết quả đánh giá khả năng chịu mặn và an toàn sinh học môi trường của 36 dòng bạch đàn (Eucaluptus camaldulensis) chuyển gen mangrin chỉ ra rằng 7/36 dòng có khả năng chịu mặn cao hơn đáng kể so với các dòng đối chứng không chuyển gen và quan trọng hơn hết báo cáo không ghi nhận một tác động đáng kể nào đến an toàn sinh học môi trường (Yu và cs, 2013).
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Kết quả trồng khảo nghiệm trong thời gian 4 năm nhằm đánh giá, so sánh tác động môi trường của 3 dòng bạch đàn (Eucalyptus globulus Labill.) chuyển gen codA (gen choline oxydase) có nguồn gốc từ vi khuẩn Arthrobacter globiformis và 3 dòng bạch đàn không chuyển gen làm đối chứng của nhóm tác giả Oguchi và cộng sự (2014) cho thấy: Không có sự khác biệt đáng kể giữa các dòng bạch đàn chuyển gen và không chuyển gen trên các biến số quan sát bao gồm: sản xuất sinh khối, hệ vi sinh vật đất liền kề và thảm thực vật bằng cách giám sát các thông số tăng trưởng, thay đổi theo mùa ở các vi khuẩn đất và hoạt động allelopathic của lá. Năm 2016, nhóm tác giả Ouyang và cộng sự công bố công trình về ảnh hưởng của gen aiiA cảm ứng tính kháng bệnh cho dòng bạch đàn lai (Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis) cho thấy: N-acyl-homoserine lactones (AHLs) là những chất chuyển hóa của hầu hết vi khuẩn gram âm và là phân tử tín hiệu quan trọng trong hệ thống cảm ứng của vi khuẩn. Ở nồng độ ngưỡng, AHLs có thể kích hoạt sự biểu hiện của gen gây bệnh và gây ra bệnh ở thực vật. Vì vậy, làm giảm nồng độ AHLs là điểm cốt lõi trong kiểm soát bệnh ở thực vật.
AHL- lactonase được mã hóa bởi aiiA, có phổ biến trong nhóm Bacillus sp., và có thể thủy phân AHLs. Trong nghiên cứu này, gen aiiA nhân lên từ Bacillus subtilis bằng PCR. Vector biểu hiện ở thực vật Pcam-PPP3-aiiA chứa gen aiiA được xây dựng, trong đó aiiA được điều khiển bởi promoter PPP3 cảm ứng gây bệnh ở thực vật. Plasmid tái tổ hợp được chuyển vào Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis bằng Agrobaterium tumefaciens.