Đặt vấn đề Cây chè (Camellia sinensis (L. Kuntze) thuộc họ chè Theaceae là loại cây trồng lƣu niên có thời gian thu lợi kinh tế kéo dài đến hơn 60 năm. Tác dụng chữa bệnh và chất dinh dƣỡng của nƣớc chè đã đƣợc các nhà khoa học khẳng định. Cafein và một số hợp chất alkaloid khác có trong chè là những chất có khả năng kích thích hệ thần kinh trung ƣơng, kích thích vỏ đại não làm cho tinh thần minh mẫn, tăng cƣờng sự hoạt động của các cơ quan trong cơ thể, nâng cao năng lực làm việc [106].
Hỗn hợp tanin chè có khả năng giải khát, chữa một số bệnh đƣờng ruột nhƣ tả, lỵ, thƣơng hàn. Nhiều thầy thuốc còn dùng nƣớc chè, đặc biệt là chè xanh để chữa bệnh sỏi thận, sỏi bàng quang và chảy máu dạ dày và hiện nay chƣa tìm ra đƣợc chất nào lại có tác dụng làm vững chắc các mao mạch tốt nhƣ catechin của chè. Mgaloblisvili và cs đã xác định ảnh hƣởng tích cực của nƣớc chè xanh tới tình trạng chức năng của hệ thống tim mạch, trao đổi muối - nƣớc, tình trạng của chức năng hô hấp ngoại vi, sự trao đổi vitamin C, trạng thái chức năng của hệ thống điều tiết máu… Chè còn chứa nhiều loại vitamin nhƣ vitamin A, B1, B2, B6, vitamin PP và nhiều nhất là vitamin C. Các nhà khoa học Nhật Bản đã phát hiện một giá trị đặc biệt của chè là tác dụng chống phóng xạ.
Nghiên cứu này đã chứng minh chè có tác dụng chống đƣợc chất stronti (Sr) 90 là một đồng vị phóng xạ rất nguy hiểm [106]. Ngoài ra, chè đƣợc dùng làm chất tạo màu thực phẩm vì nó vừa có khả năng thay thế các chất tạp màu nhân tạo độc hại vừa có giá trị dinh dƣỡng cao. Các sản phẩm phụ của chè nhƣ dầu hạt chè có thế sử dụng trong công nghiệp hay làm dầu ăn nhƣ các loại thực phẩm khác. Sản xuất và chế biến chè đã trở thành một trong những ngành kinh tế nông nghiệp quan trọng ở nhiều quốc gia với sản phẩm tạo ra có giá trị xuất khẩu cao.
Nƣớc ta có nhiều vùng trồng và chế biến chè nổi tiếng nhƣ Mộc Châu, Thái Nguyên, Lâm Đồng, cùng với nhiều giống chè quý nhƣ chè Shan ở Hà Giang, Suối Giàng, chè Tân Cƣơng ở Thái Nguyên…[109]. 2 Chọn tạo giống chè bằng phƣơng pháp truyền thống gặp rất nhiều khó khăn, tốn kém nhiều thời gian, công sức hơn nữa hiệu quả chọn giống không cao. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử - MAS (Molecular-Assisted Selection) sẽ giúp các nhà khoa học nhanh chóng chọn ra các cá thể mang các tính trạng mong muốn ở giai đoạn sớm mà không bị ảnh hƣởng của yếu tố môi trƣờng và rút ngắn đƣợc thời gian chọn giống [39]. Những năm gần đây, các chỉ thị phân tử nói chung và chỉ thị phân tử DNA vi vệ tinh (SSR-MS) hay các trình tự lặp lại đơn (simple sequence repeats – SSRs) nói riêng đã và đang đƣợc sử dụng rất phổ biến trong nghiên cứu genome và phân tích tính đa dạng di truyền quần thể của nhiều loại cây trồng khác nhau [26].
Chỉ thị SSR đã đƣợc khẳng định rất hữu dụng trong phân tích hệ gen và phân tích quan hệ di truyền, xác định khoảng cách di truyền và xây dựng bản đồ liên kết [38]. Hơn nữa, đặc điểm hình thái không thể phản ánh sự biến đổi di truyền vốn có trong cây trồng [11]. Vì vậy việc xác định các công cụ phân tử có độ tin cậy cao nhƣ chỉ thị SSR giữ vai trò quan trọng đối với việc nghiên cứu những biến đổi di truyền chƣa đƣợc khám phá trong chè [29]. Hiện nay, diện tích và sản lƣợng chè đƣợc sản xuất và tiêu thụ trên thế giới không ngừng tăng.
Tuy nhiên, thách thức lớn nhất hiện nay đối với việc sản xuất chè đó là vấn đề về sâu bệnh hại chè. Một trong số những bệnh gây ra thiệt hại nhiều nhất đến năng suất chè búp là bệnh phồng lá do nấm Exobasidium vexans [5], [10]. Một hƣớng nghiên cứu mới hiện nay là sử dụng chỉ thị phân tử để nghiên cứu và đánh giá mức độ kháng bệnh phồng lá của chè, từ đó xác định chỉ thị phân tử liên kết với tính kháng bệnh phồng lá và ứng dụng nó trong chọn giống [13]. Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Phát triển chỉ thị SSR phục vụ chọn giống chè kháng bệnh phồng lá do nấm Exobasidium vexans”.
Mục tiêu nghiên cứu Xác định đƣợc mức độ đa dạng di truyền của một số giống chè có khả năng kháng bệnh phồng lá khác nhau đƣợc trồng tại một số tỉnh miền núi phía Bắc Việ. Lựa chọn đƣợc chỉ thị SSR liên kết với tính kháng bệnh phồng lá phục vụ 3 chọn giống chè kháng bệnh do nấm Exobasidium vexans. Nội dung nghiên cứu 3. Thu thập mẫu các giống chè có khả năng kháng bệnh phồng lá do nấm Exobasidium vexans khác nhau ở một số địa phƣơng ở miền Bắc Việt Nam.
Thu thập thông tin về chỉ thị SSR sử dụng trong phân tích hệ gen cây chè. Nhân bản các phân đoạn DNA bằng kỹ thuật PCR với các cặp mồi SSR. Phân tích tính đa dạng di truyền các giống chè có khả năng kháng bệnh phồng lá khác nhau dựa trên dữ liệu SSR. Xác định chỉ thị SSR đặc trƣng và sự liên quan giữa chỉ thị SSR với tính kháng bệnh phồng lá do nấm Exobasidium vexans.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CÂY CHÈ (Camellia sinensis (L. Phân loại, nguồn gốc và phân bố của cây chè Cây chè thuộc ngành hạt kín (Angiospermae), lớp hai lá mầm (Dicotyleonae), bộ Chè (Theales), họ Chè (Theaceae), chi Chè (Camellia), loài Camellia (Sinensis), tên khoa học là Camillia Sinensis (L) O. Có nhiều bảng phân loại chè nhƣng bảng phân loại đƣợc nhiều ngƣời công nhận nhất là bảng phân loại của Cohen Stuart (1919) cây chè đƣợc chia làm 4 thứ chè chính: Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var.
Bohea), chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var. marcophylla ), chè Shan (Camellia sinensis var. Chan ), chè Ấn Độ ( Camellia sinensis var. Hiện nay có rất nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc của cây chè.
Kingdom và Ward (1950) lại cho rằng xuất phát điểm của cây chè là ở tỉnh Vân Nam của Trung Quốc [47]. Theo một số nguồn tài liệu cổ thì vùng biên giới Tây Bắc nƣớc ta nằm trong vùng nguyên sản của giống chè tự nhiên trên thế giới [59], [60]. Bruce phát hiện đƣợc những cây chè dại, lá to ở vùng Assam (Ấn Độ), từ đó các học giả ngƣời Anh cho rằng nguyên sản của cây chè là ở vùng Assam của Ấn Độ chứ không phải là ở Trung Quốc. Những công trình nghiên cứu của Djemukhatze (1961 – 1976) về phức catechin của lá chè từ các giống chè có nguồn gốc khác nhau và so sánh về thành phần các chất catechin giữa các loại chè đƣợc trồng trọt và chè mọc hoang dại đã nêu lên luận điểm về sự tiến hóa sinh hóa của cây chè và trên cơ sở đó xác minh nguồn 5 gốc cây chè.
Từ những biến đổi sinh hóa này của lá các cây chè mọc hoang dại và cây chè đƣợc trồng trọt chăm sóc, cho phép đi tới một kết luận mới "Nguồn gốc của cây chè chính là ở Việt Nam" [97]. Quốc gia đầu tiên trên thế giới phát triển sản xuất chè là Trung Quốc, sau đó đƣợc truyền bá sang Nhật Bản vào những năm 805 sau Công Nguyên, vào Indonexia năm 1654, vào Ấn Độ năm 1780, vào Nga năm 1833, Malaixia năm 1914, những năm 1920 vào Châu Phi: Kenia, Malavi, Ghine. Đến nay chè đã đƣợc trồng ở 58 quốc gia với quy mô khác nhau phân bố ở khắp năm châu lục nhƣ sau [2], [3]. Châu Á có hơn 20 quốc gia trồng chè bao gồm: Trung Quốc, Ấn Độ, Srilanca, Indonexia, Nhật Bản, Thổ Nhĩ Kỳ, Bangladet, Iran, Myanma, Việt Nam, Thái Lan, Lào, Malaixia, Campuchia, Nepan, Philipin, Triều tiên, Apganistan, Pakistan.
Châu Phi có 21 nƣớc trồng chè bao gồm: Kenia, Malavi, Uganda, Tanzania, Mozambich, Ruanda, Mali, Ghine, Morico, Nam Phi, Ai cập, Công Gô, Camarun, Đảo Reugniong, Tchat, Roderia, Abitxini, Buraudi, Maroc, Angieri và Zimbabue. Châu Mĩ có 12 nƣớc trồng chè bao gồm: Argentina, Braxin, Peru, Colombia, Ecuador, Guatemala, Paraguay, Jamaica, Mexico, Bolivia, Guyana và Mỹ. Châu Đại Dƣơng có 3 nƣớc trồng chè bao gồm: Papua Tanghine, Fiji và Australia. Châu Âu có 2 nƣớc trồng chè bao gồm: Liên Xô cũ (Grudia) và Bồ Đào Nha [2], [3].
Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và ở Việt Nam 1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới Diện tích và sản lƣợng chè ngày càng tăng trên toàn thế giới. Năm 1959 tổng diện tích trồng chè toàn thế giới là 830.200 ha và tổng sản lƣợng là 740. Đến năm 2009 con số này đã lên tới 2.100 ha và tổng sản lƣợng 3.
Tính đến hết năm 2009, Trung Quốc là quốc gia có tổng diện tích chè lớn nhất thế giới chiếm 940.310 ha, tiếp đó là đến Ấn Độ: 440.000 ha, Nhật Bản: 40.700 ha, Việt Nam: 100.1: Sản xuất chè thế giới trong năm 2010. ( Nguồn: ITC Annual Bullentin Suuplement, 2010) Sản xuất chè đen trên thế giới dự kiến sẽ tăng 1,7% mỗi năm từ năm 2003 đến năm 2014, sản lƣợng này sẽ đạt con số 2,7 triệu tấn vào năm 2014. Kenya dự kiến sẽ tăng 2,4 % sản lƣợng chè sản xuất hàng năm và đạt 379. Các quốc gia sản xuất chè với số lƣợng lớn khác bao gồm Malawi với sản lƣợng dự kiến đạt 49.000 tấn vào năm 2014, trong khi đó sản lƣợng đầu ra dự kiến năm 2014 của chè ở Uganda và Tanzania lần lƣợt đạt 38.
Sản xuất chè xanh trên thế giới dự kiến sẽ tăng với tốc độ nhanh hơn so với chè đen 2,3% mỗi năm, nhƣng số lƣợng nhỏ hơn nhiều với tổng khối lƣợng dự tính của sản xuất chè xanh năm 2014 là 975. Trung Quốc sẽ tiếp tục chiếm hơn 75% tổng sản lƣợng chè xanh của thế giới với công suất 740. Xuất khẩu chè đen thế giới dự kiến sẽ đạt 1,3 triệu tấn trong năm 2014, phản ánh sự gia tăng bình quân hàng năm là 1,4% từ con số 1,1 triệu tấn năm 2003. Tổng kim ngạch xuất khẩu chè đen của khu vực Châu Phi dự kiến sẽ lên đến 518.
Viễn Đông sẽ chiếm một nửa còn lại của việc mở rộng xuất khẩu chè đen [107].1: Xếp hạng xuất khẩu chè thế giới từ năm 2008 đến 2011 (Đơn vị: tấn). Xuất khẩu chè xanh của thế giới dự kiến sẽ tăng trƣởng 2,8% mỗi năm đạt 275. Trung Quốc dự kiến sẽ tiếp tục dẫn đầu với khối lƣợng 242.000 tấn, tiếp theo là Việt Nam với 28.000 tấn, và Indonesia với 5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè ở Việt Nam Việt Nam có diện tích trồng chè dao động khoảng 126.
