Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học đa dạng di truyền và thụ phấn chéo loài dầu song nàng (dipterocarpus dyeri pierr...

Tài liệu đa dạng di truyền và thụ phấn chéo loài dầu song nàng (dipterocarpus dyeri pierre) ở khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa đồng nai, tỉnh đồng nai​

.PDF
76
144
112

Mô tả:

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT Nguyễn Văn Nhị “Đa dạng di truyền và thụ phấn chéo loài Dầu Song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) ở Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai, tỉnh Đồng Nai” Luận văn thạc sĩ: Sinh học thực nghiệm Hà Nội, 11/2018 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1 Mục tiêu, nội dung, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................... 2 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4 1.1. Tổng quan về họ Dầu và loài Dầu Song nàng.............................................. 4 1.1.1. Tổng quan về họ Dầu (Dipterocarpaceae) ................................................. 4 1.1.2. Loài Dầu Song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) ................................... 7 1.1.3. Đa dạng di truyền và thụ phấn chéo trong quần thể và loài ...................... 9 1.1.4. Quản lý và bảo tồn ................................................................................... 12 1.2. Tổng quan về ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử ................................................................... 13 1.2.1. Quần thể và tính đa dạng di truyền của quần thể..................................... 13 1.2.2. Một số kỹ thuật sinh học phân tử thƣờng đƣợc dùng trong nghiên cứu đa dạng di truyền ở thực vật ................................................................................... 15 1.2.3. Kỹ thuật RAPD ........................................................................................ 16 1.2.4. Kỹ thuật RFLP ......................................................................................... 17 1.2.5. Kỹ thuật AFLP ......................................................................................... 17 1.2.6. Kỹ thuật SSR............................................................................................ 17 1.2.7. Kỹ thuật ISSR .......................................................................................... 19 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới............................................................. 19 1.4. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .............................................................. 21 2 CHƢƠNG II. ĐỊA ĐIỂM, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Địa điểm nghiên cứu .................................................................................... 23 2.2. Vật liệu nghiên cứu. ..................................................................................... 23 2.2.1. Thu thập và bảo quản mẫu DNA ............................................................. 23 2.2.2. Trình tự mồi sử dụng trong nghiên cứu di truyền loài Dầu Song nàng ... 24 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................ 25 2.3.1. Phƣơng pháp tách chiết DNA tổng số ..................................................... 25 2.3.2. Phƣơng pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) ................................... 26 2.3.3. Phƣơng pháp điện di ................................................................................ 28 2.3.3.1. Điện di trên gel agarose ........................................................................ 28 2.3.3.2. Điện di gel Polyacrylamide................................................................... 28 2.4. Phân tích số liệu ........................................................................................... 29 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 31 3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số.................................................................. 31 3.2. Đánh giá hiệu quả chỉ thị SSR .................................................................... 31 3.3. Kết quả phân tích đa dạng di truyền loài Dầu Song nàng ....................... 34 3.3.1. Tần số allele trong quần thể cây trƣởng thành và cây con ...................... 34 3.3.2. Đa dạng di truyền loài Dầu Song nàng .................................................... 37 3.3.3. Phân tích AMOVA .................................................................................. 43 3.4. Kết quả phân tích thụ phấn chéo ở cây trội và quần thể ......................... 44 3.5. Một số giải pháp bảo tồn loài Dầu Song nàng ........................................... 46 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................... 51 3 4.1. Kết luận ......................................................................................................... 51 4.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 53 Tài liệu tiếng Việt ................................................................................................ 53 Tài liệu tiếng Anh ................................................................................................ 56 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Ảnh cây và quả Dầu Song nàng ................................................................. 7 Hình 3.1. Kết quả điện di DNA tổng số từ vỏ cây một số mẫu Dầu Song nàng ..... 31 Hình 3.2. Kết quả điện di sản phẩm PCR đa hình với cặp mồi Dipt02 (A) và Dipt08 (B). MK: marker 50 bp; SN1, 2, ....,14:mẫu ................................................ 32 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Trình tự nucleotide các cặp mồi SSR dùng trong nghiên cứu................. 24 Bảng 2.2. Công thức pha đệm rửa (washing buffer) 10 ml ..................................... 25 Bảng 2.3. Công thức pha đệm tách chiết (CTAB) 10 ml ......................................... 26 Bảng 2.4. Thành phần phản ứng PCR ...................................................................... 27 Bảng 2.5. Chu kỳ phản ứng PCR ............................................................................. 27 Bảng 3.1. Số allele và các giá trị PIC, PD, Rp, MI cho 8 locus đa hình.................. 33 Bảng 3.2 Tần số allele cho mỗi locus của cây trƣởng thành và cây con ................. 35 Bảng 3.3. Đa dạng di truyền loài Dầu Song nàng .................................................... 39 Bảng 3.4. Đa dạng di truyền của một số loài thuộc chi Dầu ở Việt Nam................ 42 Bảng 3.5. Phân tích AMOVA của loài Dầu Song nàng ........................................... 43 Bảng 3.6. Thông số sinh sản của Dầu Song nàng .................................................... 44 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Nội dung, chi tiết Variance components in the analysis of molecular 1 AMOVA 2 AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism 3 ISSR Interal simple sequence repeat 4 MI Marker index 5 PCR Polymerase Chain Reaction 6 PD Discrimination power 7 PIC Polymorphic Information Content 8 RAPD Random Amplified Polymorphism DNA 9 RFLP Restriction fragment length Polymorphism 10 RP Resolving power 11 SSR Simple sequence repeat 12 FAO Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc variance 1 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Họ Dầu (Dipterocarpaceae) là họ thực vật phổ biến của vùng nhiệt đới. Hiện nay gỗ của các loài cây họ Dầu đang chiếm thị phần lớn trên thị trƣờng gỗ thế giới. Vì vậy chúng đang đóng vai trò quan trọng đối với nhiều quốc gia, chủ yếu các quốc nƣớc Châu Á và đặc biệt Đông Nam Á. Ngoài việc cung cấp gỗ, các loài cây họ Dầu còn đem lại nhiều loại sản phẩm có giá trị khác phục vụ đời sống con ngƣời nhƣ nhựa chai (Shorea guiso), nhựa cứng (Neobalanocarpus sp., Hopea sp.), nhựa mủ (Dipterocarpus costatus), mỡ bơ (Shorea robusta), camphor (Dryobalanops aromatica), tannin (Dipterocarpus tuberculatus, Hopea odorata). Cronquist (1981) [35] phân chia họ Dầu (Dipterocarpaceae) thành 3 phân họ gồm Dipterocarpoideae, Pakaraimoideae và Monotoideae. Việt Nam có trên 40 loài cây họ Dầu thuộc 6 chi (Anisoptera, Hopea, Parashorea, Vatica, Dipterocarpus, Shorea), hầu hết là loài bản địa và đặc hữu [12]. Do giá trị thƣơng mại và nhu cầu của ngƣời dân địa phƣơng, các loài cây họ Dầu bị khai thác quá mức. Số lƣợng cây cho mỗi loài không nhiều. Nơi sống của chúng bị thu hẹp và suy giảm. Trong những năm 1980 và 1990, do khai thác quá nhanh bởi ngƣời dân địa phƣơng và các doanh nghiệp lâm nghiệp, cùng với nơi sống của loài Dầu bị thu hẹp và phân cắt. Do đó, việc đánh giá mức độ đa dạng di truyền và môi trƣờng sống của các loài Dầu đƣợc xem xét nhƣ là công việc ƣu tiên trong hoạt động bảo tồn. Dầu Song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) phân bố khá rộng ở rừng nhiệt đới Đông Nam Bộ và Tây Nguyên, bao gồm Khu bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai, rừng phòng hộ Tân Phú, Vƣờn Quốc gia Cát Tiên (Đồng Nai), Vƣờn Quốc gia Bù Gia Mập (Bình Phƣớc), Lò Gò – Xa Mát (Tây Ninh), khu Bảo tồn Thiên nhiên Bình Châu - Phƣớc Bửu (Bà Rịa - Vũng Tàu) và một số tỉnh khác ở 2 Tây Nguyên và đảo Phú Quốc (Kiên Giang). Loài này nằm trong Sách Đỏ Thế giới [59] và Việt Nam [3] cần phải đƣợc bảo vệ: CR A1 cd, B1 + 2C. Phạm vi nghiên cứu của đề tài này chúng tôi tập trung đánh giá mức độ đa dạng di truyền và thụ phấn chéo trong quần thể Dầu Song nàng ở rừng nhiệt đới núi thấp Mã Đà (Vĩnh Cửu, Đồng Nai) trên cơ sở phân tích 8 cặp mồi chỉ thị Microsatellite để khám phá bản chất di truyền và hạt giống tốt đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng cây giống phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững. Mục tiêu, nội dung, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Mục tiêu của đề tài: + Xác định đƣợc đa dạng di truyền và thụ phấn chéo loài Dầu Song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) ở Khu bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai, tỉnh Đồng Nai. + Mục tiêu này bảo tồn loài quý hiếm trên cơ sở nghiên cứu sâu hơn về bản chất di truyền quần thể và loài. + Có cơ sở khoa học chính xác giúp các nhà quản lý đƣa ra những chính sách, biện pháp bảo tồn và phục hồi loài hữu hiệu ở Việt Nam. - Nội dung nghiên cứu + Phân tích đa dạng di truyền loài Dầu Song nàng trên cơ sở phân tích 8 cặp mồi Microsatellite. + Xác định các thông số thụ phấn chéo loài Dầu Song nàng ở Khu bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai. + Đề xuất một số phƣơng án bảo tồn loài cây họ Dầu và loài Dầu Song nàng. - Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Khoa học: Kết quả nghiên cứu là dẫn liệu khoa học di truyền loài và tuyển chọn cây trội đáp ứng đƣợc chất lƣợng cây giống phục vụ công tác bảo tồn và phục hồi loài. 3 Kinh tế - xã hội: Các cây trội sẽ đƣợc tuyển chọn có nhiều đặc tính đáp ứng cho công việc phục hồi loài. Các cây giống từ các cây trội đƣợc tuyển chọn đáp ứng yêu cầu nhƣ cây khỏe, phát triển nhanh, sức đề kháng tốt với dịch bệnh và có khả năng thích nghi với biến đổi của môi trƣờng, giảm chi phí nhân giống. Cơ chế chính sách: Các nhà quản lý có cách nhìn khoa học hơn và từ đó đƣa ra các giải pháp phục hồi hữu hiệu loài đang bị đe dọa trên phạm vi toàn quốc. 4 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về họ Dầu và loài Dầu Song nàng 1.1.1. Tổng quan về họ Dầu (Dipterocarpaceae) Họ Dầu một số tài liệu tiếng Việt gọi là Họ Hai cánh có danh pháp khoa học là Dipterocarpaceae, thuộc Bộ Bông Malvales đƣợc cho là có lịch sử tiến hóa khoảng 70 triệu năm, từ cuối Đại Trung sinh hoặc đầu Kỷ Đệ tam và hình thành giới hạn phân bố ổn định vào cuối Kỷ Đệ tam. Họ Dầu có khoảng 17 chi và khoảng 580 - 680 loài cây thân gỗ chủ yếu ở các rừng mƣa nhiệt đới vùng đất thấp với quả có hai cánh. Các chi lớn nhất là Shorea (196-360 loài), Hopea (105 loài), Dipterocarpus (70 loài) và Vatica (60-65 loài) [3]. Nhiều loài là các loại cây nổi bật trong các cánh rừng, thông thƣờng có thể cao tới 40 - 70 m và có đƣờng kính 2 - 3 m. Họ này nói chung đƣợc chia thành ba phân họ: - Monotoideae: 3 chi, 30 loài. + Marquesia có nguồn gốc ở châu Phi. + Monotes có 26 loài, phân bố rộng khắp ở châu Phi đại lục và đảo Madagascar. + Pseudomonotes có 1 loài (Pseudomonotes tropenbosii), nguồn gốc ở vùng Amazon thuộc Colombia. - Pakaraimoideae: Chứa một loài duy nhất là Pakaraimaea roraimae, đƣợc tìm thấy ở vùng cao nguyên Guiana ở Nam Mỹ. - Dipterocarpoideae: Phân họ lớn nhất, chứa 13 chi và 470 - 650 loài. Khu vực phân bố bao gồm Seychelles, Sri Lanka, Ấn Độ, Đông Nam Á, New Guinea, nhƣng chủ yếu ở miền tây Malesia. Tại đây chúng tạo thành quần thể thống lĩnh 5 trong các cánh rừng vùng đất thấp. Phân họ Dipterocarpoideae có thể chia thành hai nhóm [27], [55]: + Nhóm Valvate - Dipterocarpi (Anisoptera, Cotylelobium, Dipterocarpus, Stemonoporus, Upuna, Vateria, Vateriopsis, Vatica). Các chi trong nhóm này có các lá đài hoa có nắp (mở bằng mảnh vỏ) trong quả, các mạch đơn độc, các ống nhựa phân tán. + Nhóm Imbricate - Shoreae (Balanocarpus, Hopea, Parashorea, Shorea). Các chi trong nhóm này có các lá đài hoa lợp (gối lên nhau) trong quả, các mạch nhóm lại, các ống nhựa trong các dải. Theo Danh lục các loài thực vật ở Việt Nam [1]. Họ Dầu ở Việt Nam (Dipterocarpaceae) gồm 6 chi, 42 loài và 3 phân loài. Trong đó chi Vên vên (Anisoptera) có 2 loài: chi Dầu (Dipterocarpus) có 11 loài và 2 phân loài; chi Sao (Hopea) có 11 loài; chi Chò chỉ (Parashorea) có 2 loài; chi Sến mủ (Shorea) có 8 loài; chi Táu (Vatica) có 8 loài và 1 phân loài. Theo Nguyễn Hoàng Nghĩa (2005) Việt Nam có hơn 40 loài và 1 phân loài thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae). Trong đó: chi Vên vên (Anisoptera) có 1 loài; chi Dầu (Dipterocarpus) có 12 loài và bổ sung loài Dầu cát (D. condorensis) so với Danh lục thực vật Việt Nam. Chi Sao (Hopea) có 11 loài trong đó không nhắc đến loài Sao xanh (H. helferi) nhƣ trong Danh lục thực vật Việt Nam và bổ sung thêm một loài chƣa định danh chính xác là Sao đá (Hopea sp); chi Chò chỉ (Parashorea) có 2 loài: chi Sến mủ (Shorea) có 8 loài và chi Táu (Vatica) có 8 loài với 1 phân loài. Theo tác giả các loài Sao đá (Hopea sp), Dầu cát (D. condorensis) đƣợc ghi nhận thực sự tồn tại ở Việt Nam trong khi các loài khác là Sao xanh (H. helferi), Kiền kiền nhẵn (A. scaphula) không chắc chắn tồn tại ở Việt Nam [12]. Về tình trạng bảo tồn hiện tại có 23 loài đƣợc ghi nhận mức bị đe dọa theo IUCN (2001) trong đó 2 loài rất nguy cấp (CR) có 3 loài nguy cấp (EN) và 18 loài sẽ nguy cấp (VU). Theo Sách đỏ Việt Nam (2007) có 11 loài đƣợc xếp hạng đe 6 dọa. Trong đó có 1 loài rất nguy cấp (CR), 5 loài nguy cấp (EN) và 5 loài sẽ nguy cấp (VU) [2]. Về phân bố các loài họ Dầu (Dipterocarpaceae) phân bố trong các sinh cảnh rừng khô cây họ dầu, rừng mƣa mùa thƣờng xanh, nửa rụng lá hoặc rừng kín mƣa mùa thƣờng xanh ẩm. Cây họ Dầu có nhiều giá trị kinh tế. Là nguồn cung cấp gỗ quan trọng của vùng Đông Nam Á cho tiêu thụ nội địa và xuất khẩu. Gỗ các loài cây họ Dầu đƣợc sử dụng vào các công trình xây dựng nhƣ làm dầm, xà nhà, khung cửa, cầu thang, sàn nhà … gỗ đƣợc xử lý có thể còn đƣợc dùng làm cầu tàu, tà vẹt đƣờng sắt… Cây họ Dầu còn cho các sản phẩm ngoài gỗ nhƣ: nhựa, camphor, mỡ bơ, tanin, tinh dầu. Nhựa chiết xuất từ các loài cây họ Dầu đƣợc dùng vào công nghiệp sản xuất sơn, vécni, sơn mài. 7 1.1.2. Loài Dầu Song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) Dầu Song nàng có tên khoa học là Dipterocarpus dyeri Pierre, thuộc chi Dầu (Dipterocarpus). Hình 1.1. Ảnh cây và quả Dầu Song nàng Dầu Song nàng là loài cây gỗ lớn, cao 30 – 40 m, đƣờng kính đạt trên 150 cm, thân thẳng, tròn đều, dáng thân đẹp. Là một trong những loài cây gỗ có kích thƣớc lớn nhất của rừng tự nhiên nƣớc ta. Tán lá hình nón, phân cành cao. Vỏ ngoài xù xì, bong thành những mảnh nhỏ. Lá đơn mọc cách, phiến lá hình bầu dục thuôn, lá có kích thƣớc to, dài 16 – 25 cm (có khi tới 50 cm) đỉnh nhọn, gốc tù hay hình tim, đầu có mũi dài đến 1 cm. Ở cây non lá có lông, nhất là trên các gân mặt dƣới. Mặt trên lá cây trƣởng thành hoàn toàn nhẵn; gân bên 18 - 31 đôi, nổi rõ ở mặt dƣới. Lá kèm dài 15 – 20 cm, rộng 2 – 4 cm, có màu đỏ nhạt ở trong, có lông ở ngoài. Cụm hoa chùm đơn mọc ở nách lá, có lông, dài 10 – 18 cm, mang 6 - 8 hoa không cuống, nhị 30. Quả hình nón, thuôn, dài 4 cm, rộng 2,8 cm với 5 cạnh nổi rõ. Hai cánh lớn dài 20 – 23 cm, rộng 3 – 4 cm. Quả chín vào cuối tháng 3 đầu tháng 4. 8 Dầu Song nàng có phân bố ở Việt Nam, Lào và Campuchia. Vùng phân bố chính ở nƣớc ta bao gồm Kon Tum, Gia Lai, các tỉnh Nam Bộ là Bình Phƣớc, Đồng Nai, Tây Ninh, Bà Rịa - Vũng Tàu, và đảo Phú Quốc (Kiên Giang). Cây sống trong các kiểu rừng thƣờng xanh ƣa ẩm, có kích thƣớc lớn nên thƣờng chiếm tầng cao nhất của rừng và có khả năng mọc thành quần tụ ƣu thế. Gỗ của Dầu Song nàng phân biệt lõi và giác. Lõi màu nâu đỏ, cứng, tỷ trọng đạt 0.8; dễ chế biến. Đƣợc dùng để đóng thuyền đi sông, đồ dùng và khai thác lấy nhựa. Hiện nay không còn tìm thấy rừng tự nhiên có tỷ lệ Dầu Song nàng cao. Nguyên nhân có thể do loài này đã từng là đối tƣợng khai thác nhiều ở các vùng rừng miền Nam nên dẫn đến nguồn tài nguyên di truyền của loài đã bị cạn kiệt. Quả của loài thƣờng mất sức nảy mầm nhanh do có chứa dầu, không chịu đƣợc khô hạn nên nhiều khi hạt rụng nhiều mà không thể tái sinh. Theo “Sách đỏ Việt Nam” [3] Dầu Song nàng đƣợc xếp vào loại VU A1c,d + 2c,d với tình trạng nơi cƣ trú đang bị tàn phá và thu hẹp, cây bị khai thác mạnh, có xu hƣớng bị tiêu diệt ở từng vùng lớn. Với hiện trạng nêu trên, cần thiết phải có các biện pháp bảo vệ loài Dầu Song nàng tại các khu rừng cấm, khu bảo tồn thiên nhiên và phát triển các khu rừng giống để bảo tồn nguồn gen của loài. 9 1.1.3. Đa dạng di truyền, thụ phấn chéo trong quần thể và loài Dẫn liệu phân tích đa dạng di truyền quần thể và loài cho phép các nhà khoa học hiểu biết rõ hơn về quá trình sinh thái và tiến hoá của các loài này và góp phần hoạch định chiến lƣợc bảo tồn hữu hiệu. Bởi vì kết quả này cho phép tìm hiểu mức độ đa hình và đa dạng di truyền tại lô cút liên quan đến biến đổi của môi trƣờng sống của loài và yếu tố nào xác định sự phân bố di truyền trong quần thể. Phân tích đa dạng di truyền có thể biết hậu quả của quá trình sinh thái và tiến hoá liên quan đến thay đổi kích thƣớc quần thể, mối quan hệ giữa các ổ sinh thái và mức độ đa dạng di truyền ở mức độ quần thể và loài. Sự thay đổi kích thƣớc quần thể có thể đƣợc xác định bởi biến đổi của môi trƣờng. Sự cạnh tranh giữa các loài, dãy phân bố địa lý thƣờng là kết quả không gian hạn chế của lịch sử phát tán hay giới hạn về sinh lý phát triển và sinh sản. Những vấn đề này có thể đƣợc giải quyết thông qua các kết quả nghiên cứu. Phần lớn các loài thực vật thƣờng bị đe doạ liên quan đến kích thƣớc quần thể nhỏ và cô lập. Barrettt và Kohn (1991) [28] đã tập trung vào hậu quả di truyền trong quần thể nhỏ. Tác giả đã chỉ ra rằng mất tính đa dạng di truyền xảy ra khi kích thƣớc quần thể nhỏ liên quan đến sự suy giảm về số allele đặc biệt các allele hiếm và dẫn đến giảm hệ số gen dị hợp tử trong quần thể. Tác giả cũng phân tích nguyên nhân mất tính đa dạng di truyền là kết quả của quá trình thụ phấn cận noãn trong quần thể nhỏ và cô lập. Kết quả này sẽ làm giảm khả năng thích nghi của quần thể với môi trƣờng sống của chúng. Phân tích isozym trong quần thể thực vật bởi Beardmore (1983) [30] cũng khẳng định giả thiết này. Rất nhiều công trình nghiên cứu về đa dạng di truyền trên cơ sở phân tích đóng góp rất lớn vào hoạch định chính sách cho công tác bảo tồn loài, đặc biệt các loài quý hiếm đang có nguy cơ tuyệt chủng [26], [29], [36]. Tác giả giải thích mất tính đa dạng di truyền liên quan đến mất allele hiếm trong quần thể nhỏ và một số quần thể xuất hiện hệ số thụ phấn cận noãn cao. 10 Các cây họ Dầu ở Châu Á thƣờng có kích thƣớc cây nhỏ hoặc lớn, có bạnh vè. Thân cây có nhựa. Lá đơn mọc cách, có lá kèm phát triển để bảo vệ chồi. Hoa tự hình chùy, có nhiều chum. Cánh hoa dài hơn lá đài và có lông. Đài có 3 hoặc 5 lá và phát triển thành cánh trên quả. Hoa lƣỡng tính. Bao phấn thƣờng có 2 túi phấn. Buồng trứng có 3 ngăn, mỗi ngăn chứa 2 noãn. Theo Kostermans (1985) [49], các cây họ Dầu ở Châu Á thƣờng có 15 nhị và xếp thành 2 vòng trong (5) và vòng ngoài (10). Vòi nhị ngắn, phẳng. Bao phấn thƣờng có 4 ngăn. Để bảo tồn và quản lý các loài cây Dầu, các thông tin về đặc điểm sinh thái và đa dạng di truyền ở cả 2 mức độ quần thể và loài là cần thiết, và đóng vai trò quan trọng góp phần đƣa ra các giải pháp bảo tồn một cách phù hợp. Nghiên cứu ảnh hƣởng của khai thác chọn dẫn đến mật độ thấp trong tự nhiên đã làm tăng khả năng thụ phấn cận noãn của nhiều loài cây Dầu nhƣ Shorea megistophylla ở Sri Lanka [53], Drybalanops aromatica [54], Shorea curtisii và Dryobalanops aromatica [70], Neobalanocarpus heimii [56], Shorea leprosula [46] và S. curtisii [58] ở rừng nhiệt đới Malaysia. Số lƣợng quả của loài S. siamensis đƣợc sản sinh ở nơi sống bị tác động mạnh thấp hơn ở nơi ít bị tác động [40]. Kitamura et al. (1994) [49] đã đề cập đến mức độ thụ phấn chéo là cao (82%) của loài Dryobalanops aromatica ở Brunei. Sự phân cắt nơi sống ảnh hƣởng đến khả năng thụ phấn của một số loài cây Dầu đã đƣợc phân tích cho loài Vateriopsis seychellarum [44], Shorea javanica ở Sumatra [61] và Vateria indica ở Ấn Độ [47]. Các tác giả đã chỉ ra rằng suy giảm tính đa dạng di truyền xảy ra liên quan đến số lƣợng cá thể thấp trong quần thể tại thời gian nơi sống bị suy giảm. Hệ số thụ phấn cận noãn cao cũng là yếu tố làm suy giảm tính đa dạng di truyền. Suy giảm (phân cắt nơi sống, số lƣợng cá thể thấp) có thể hạn chế mức độ trao đổi di truyền giữa các quần thể bị cô lập và làm tăng mức độ di truyền khác nhau giữa chúng. Ở Việt Nam, phần lớn các công trình nghiên cứu chủ yếu về phân loại và khu hệ thực vật. Nguyễn Tiến Bân (2003) [1] đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về 11 thực vật và xuất bản tập sách “Danh lục các loài thực vật Việt Nam”. Nguyễn Hoàng Nghĩa (2005) [12] đã đƣa ra danh sách 42 loài cây Dầu đã đƣợc tìm thấy ở Việt Nam. Trên cơ sở điều tra hiện trạng loài, các nhà khoa học đã đƣa ra danh sách các loài cây Dầu đang bị đe doạ [12], [3], đặc biệt Sách Đỏ Việt Nam, 2007 [3], đƣợc xuất bản bởi Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và đƣa ra một số biện pháp bảo tồn nguyên vị và chuyển vị. Rất ít công trình nghiên cứu về đa dạng di truyền quần thể và loài thực vật, đặc biệt các loài cây Dầu (Dipterocarpaceae). Nguyễn Đức Thành và cộng sự (2007) [21] đã điều tra mức độ đa hình di truyền của 17 loài Dầu ở Việt Nam bằng 7 chỉ thị RAPD và 4 cặp mồi lục lạp (trnD-trnT, trnH-trnK, psbC-psbS và trnM-rbcL) và chỉ ra rằng hệ số đa dạng di truyền dao động từ 0,18 đến 0,58. Nguyễn Đức Thành và cộng sự (2009) [22] đã điều tra đa dạng di truyền của loài Sao mạng (Hopea reticulata Tardicu) bằng chỉ thị RAPD và một số gen lục lạp và chỉ ra mức độ đa dạng di truyền thấp. Nguyễn Thị Hải Hồng và cộng sự (2012) [9] nghiên cứu 41 mẫu lá Dầu rái (D. alatus) thu thập từ 10 tỉnh thuộc 3 vùng sinh thái lâm nghiệp Việt Nam bằng 18 chỉ thị RAPD. Nguyễn Minh Tâm và cộng sự (2014) [68], Vũ Đình Duy và cộng sự (2013) [4] đã đánh giá mức độ đa dạng di truyền của loài Dầu rái (Dipterocarpus alatus) ở một số tỉnh Đông Nam Bộ trên cơ sở sử dụng 9 cặp mồi microsatellite và chỉ ra mức độ đa dạng di truyền bị ảnh hƣởng bởi quá trình phân cắt nơi sống và mật độ cá thể trong mỗi quần thể. Sự trao đổi di truyền giữa các quần thể cao (>1) thƣờng xuất hiện giữa các quần thể có khoảng cách địa lý trong cùng một khu vực (tỉnh), chẳng hạn giữa các quần thể ở vƣờn Quốc gia Cát Tiên, Mã Đà và rừng đặc dụng Tân Phú thuộc tỉnh Đồng Nai, có hệ số trao đổi di truyền lớn hơn 1; trong khi đó giữa các quần thể ở Mã Đà (Đồng Nai), Lò Gò-Xa Mát (Tây Ninh), Bù Gia Mập (Bình Phƣớc), có hệ số trao đổi di truyền < 1. Kết quả nghiên cứu về đa dạng di truyền giữa các quần thể của loài Sao đen (Hopea odorata) cũng cho kết quả tƣơng tự [23]. Nghiên cứu mối quan hệ di truyền của 11 12 loài Dầu thuộc chi Dầu (Dipterocarpus) sử dụng gen lục lạp (matK) đã chỉ ra các loài trong cùng một chi có quan hệ mật thiết với nhau [6]. Nguyễn Thị Phƣơng Trang và cộng sự (2014) [23] cũng đã phân tích đa dạng di truyền của 3 loài dầu sao, Sao hòn gai (Hopea chinensis), Sao hải nam (H. hainanensis) và Sao mặt quỷ (H. mollissima) dùng 3 vùng gen rcbL, psbA-trnH và matK và chỉ ra sự khác biệt di truyền giữa 3 loài Sao là rất thấp từ 0,2 đến 0,6. 1.1.4. Quản lý và bảo tồn Hai hình thức bảo tồn loài đang bị đe doạ là bảo tồn nguyên vị (in-situ) và bảo tồn chuyển vị (ex-situ). Đây là cơ sở khoa học phục vụ công tác bảo tồn tính đa dạng di truyền quần thể và loài. Mối quan hệ này sẽ cung cấp thông tin về các đặc điểm sinh thái loài và quần thể. Nó sẽ khắc phục về số lƣợng cá thể trong mỗi quần thể nhỏ và củng cố các giải pháp quản lý và bảo tồn nguyên vị và chuyển vị. Quá trình thiết lập hoạt động bảo tồn chuyển vị, quần thể của các loài đang bị đe doạ là đối tƣợng cho công tác bảo tồn nguyên vị và cung cấp nguyên liệu nhƣ hạt và các phần khác của cây cho công tác bảo tồn chuyển vị. Bảo tồn chuyển vị đóng vai trò duy nhất để lấp vào khoảng trống và nâng cao tính đa dạng di truyền quần thể và cung cấp nguồn giống cho những nơi đang bị phá hoại [52]. Duy trì nơi sống của loài là bảo vệ tính thống nhất vật liệu di truyền và thống nhất mối quan hệ về tiến hoá. Mối quan hệ tƣơng tác giữa các cá thể, quần thể và loài với nhau và với điều kiện môi trƣờng sống để duy trì quá trình tiến hoá của loài. Millar và Libby (1991) [52] đã xác định đơn vị quản lý nguồn tài nguyên di truyền là đơn vị diện tích rừng đƣợc thiết kế cho các đối tƣợng quản lý tài nguyên này ở mức tối thiểu. Mục đích là điều khiển thành phần di truyền cho mỗi loài trong mỗi đơn vị quản lý để duy trì, phục hồi tài nguyên di truyền tự nhiên. Các tác giả đã lƣu ý rằng đa dạng di truyền trong những đơn vị quản lý bị ảnh hƣởng bởi những điều kiện bên ngoài thông qua “ô nhiễm vật liệu di truyền” và áp lực chọn lọc tự nhiên bị thay đổi do các hoạt 13 động của con ngƣời. Tác động tiềm năng từ “ô nhiễm” này phụ thuộc vào mức độ khác nhau của tần số allele và tính thích nghi môi trƣờng trong mỗi đơn vị quản lý. Rõ ràng, bảo tồn nguyên vị có thể đƣợc sử dụng nhƣ là nơi sống cho nâng cấp và chuyển vị rất cần thiết để phục hồi nơi sống của loài. Đối với một số loài cây họ Dầu (Dipterocarpaceae) ở Việt Nam, phần lớn các loài cây họ Dầu đều đƣợc bảo vệ trong các khu bảo tồn thiên nhiên và vƣờn Quốc gia. Đây là bƣớc đầu tiên trong công tác bảo tồn, tuy nhiên để bảo tồn và quản lý hữu hiệu các loài này đặc biệt các loài Dầu đang bị đe dọa, các giải pháp bảo tồn chuyển vị là cần thiết và cấp bách. Do đặc tính sinh học của hầu hết các cây họ Dầu trong tự nhiên thƣờng ra hoa sau một số năm và số lƣợng hạt nẩy mầm không cao, do vậy chi phí triển khai chƣơng trình nhân giống khá lớn. Hiện nay, để triển khai chƣơng trình này, thƣờng dựa vào đặc điểm hình thái của cây mẹ (cây trội), cây biểu hiện tính trạng biến dị di truyền, đảm bảo tính thụ phấn tự do, giảm thiểu khả năng thụ phấn cận noãn. Hơn nữa, cũng cần lƣu ý đến tập tính côn trùng trong quá trình thụ phấn đối với cây họ Dầu. 1.2. Tổng quan về ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử 1.2.1. Quần thể và tính đa dạng di truyền của quần thể Quần thể là tập hợp một nhóm cá thể của một loài. Quần thể là đơn vị tiến hóa của loài trong tự nhiên. Các quần thể khác nhau của cùng một loài đƣợc đặc trƣng bởi mật độ cá thể, kiểu phân bố và đặc biệt là kích thƣớc của quần thể. Kích thƣớc quần thể là số lƣợng cá thể của quần thể. Trong đó, kích thƣớc tối thiểu là số lƣợng cá thể ít nhất mà quần thể cần có để duy trì và phát triển về kích thƣớc tối đa là giới hạn cuối cùng mà quần thể có thể đạt đƣợc để phù hợp với khả năng cung cấp nguồn sống của môi trƣờng. Kích thƣớc của quần thể phụ thuộc vào mức sinh sản, mức tử vong và sự phát tán của cá thể trong quần thể.
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan