Một số vấn đề về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhận biết nguồn gen thực vật pptx

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG NHẬN BIẾT NGUỒN GEN THỰC VẬT guyễn Tiến Hưng, Hoàng Thị Hai, guyễn Thị Hiền, guyễn Chí Tín SUMMARY Application of information technology for gets known plant gene sources The established of information technology give human enjoy the new century. Information technology impact to all most the face of field life. The application of information technology to biology research being hot problem. In the world, many countries, many organizations have been implicated bio-informatics and harvest promoting result. In Vietnam, the application bio-informatics still new and have many limited, special in plant research. To present, Vietnam have some biology data-base as data-base in ational Plant Gene Bank (include agronomy morphology data and background data), data-base in protein For research, conservation and exploitation-utilization of plant genetic resources, the get known plant gene sources is the first work and very important. This is the key to determined subject and the orientation conservation for plant genetic resources; it is the base to build ational Basic Collection. Simultaneously, it helps determined target plant to establish conservation zoon for indigenous plant groups and wild relative near with plant. The accurate get known plant gene sources also scientific base for selected material for breeding to new varieties by heterocyst or biotechnology modern method. The application of information to establish the software to determined and get known the classification sit gene sources becomes convenient and can subheading gene sources by morphology data-base before application biotechnology modern method. From problems above, we can clearly saw that the application of information technology for gets know plant gene sources have been necessary and practical value. Keywords: Application bio-informatics, get know, information, plant gene Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp Việt Nam 2 I. ĐặT VấN Đề S ra i ca cụng ngh thụng tin ó a nhõn loi bc vo mt k nguyờn mi - k nguyờn ca k thut s hay thi k bựng n thụng tin. Cụng ngh thụng tin cú tm nh hng n hu ht cỏc mt ca i sng xó hi, gúp phn to ra nhng cuc cỏch mng trong nhiu ngnh khoa hc. Gn õy, trong lnh vc sinh hc, vic ng dng cụng ngh thụng tin theo hng xõy dng nhng b phn mm d liu tra cu, nhn dng ngun gen cõy trng phc v cụng tỏc qun lý, bo tn v khai thỏc tim nng ca chỳng ó c thc hin. Nhng kt qu ban u ha hn nhng trin vng tớch cc v khc phc c nhng nhc im m cho n nay cỏc phng phỏp c cũn nhiu hn ch. II. MộT Số THàNH TựU BƯớC ĐầU Về ứNG DụNG CÔNG NGHệ THÔNG TIN TRONG NHậN BIếT NGUồN GEN THựC VậT 1. hn bit ngun gen thc vt theo cỏc phng phỏp truyn thng. Nhn dng ngun gen l vn phc tp v rt quan trng i vi cụng tỏc nghiờn cu, bo tn v khai thỏc s dng ti nguyờn di truyn thc vt. L vic lm u tiờn quyt nh cho vic xỏc nh i tng bo tn v phng hng bo tn ti nguyờn di truyn thc vt, l c s ca vic xõy dng cỏc tp on c bn Nh nc, ng thi giỳp xỏc nh cỏc loi cõy ớch thit lp cỏc vựng bo tn cho cỏc nhúm cõy trng bn a v h hng hoang di gn gi vi cõy trng. Vic nhn dng chớnh xỏc ngun gen cũn l c s khoa hc cho vic nh hng ngun vt liu khi u cho cụng tỏc chn to cỏc ging mi. Quỏ trỡnh ny ó tng bc gúp phn tớch cc Ny mnh phỏt trin sn xut nụng nghip v t c nhng tin b quan trng nh ngy nay. N gay t khi bit s dng cõy c phc v cho cỏc mc ớch khỏc nhau, con ngi ó tin hnh sp xp chỳng theo nhng trt t nht nh cú th nhn dng chỳng da trờn nhng c im hỡnh thỏi ging v khỏc nhau. Tuy nhiờn, khú khn ln nht l nhng bt ng v mt ngụn ng v quan im nờn ó phỏt sinh nhiu bt cp, hoc xy ra tỡnh trng cựng mt cõy nhng cỏch gi khỏc nhau theo tng a phng. n th k 18, khi nh khoa hc ngi Thy in Carl Linnộ nờu ra khỏi nim v loi v coi loi l n v phõn loi c bn nht thỡ Phõn loi thc vt mi tr thnh mt ngnh nghiờn cu thc s, nhm thng nht c nhng quy nh chung v cỏch nhn dng thc vt. Phõn loi thc vt hc (Plant Taxonomy) l cỏch gi tờn, miờu t v phõn bit (classifying) cỏc cõy c theo hỡnh thỏi bờn ngoi v gii phu bờn trong. Phõn loi thc vt hc ó to c s thng nht cao phc v mc ớch tra cu, nhn dng cỏc loi cõy, qun lý v khai thỏc s dng chỳng cú hiu qu. i vi cõy trng, da vo cỏc tiờu chớ phõn loi, cỏc nh khoa hc ó thng kờ trờn th gii cú khong 5.000 loi cõy trng nụng nghip, riờng Vit N am ó cú khong trờn di 1.000 loi c cp v mụ t trong cỏc cun Thc vt chớ, Danh lc thc vt v mt s ti liu khỏc. Tuy nhiờn, n nay vic phõn loi thc vt theo cỏc phng phỏp truyn thng cng mi ỏp ng c n mc loi tr lờn, cỏc cp di loi cũn rt hn ch vi s lng taxon nht nh. T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 3 2. Một số kết quả về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhận biết nguồn gen thực vật trên thế giới ng dng công ngh thông tin vào nghiên cu sinh hc ưc các nưc N ht Bn, Hàn Quc, Hoa Kỳ, N ga, là nhng nưc i tiên phong, ã hình thành ưc cơ s lý lun và phương pháp lun cho mt lĩnh vc khoa hc mi là “Tin sinh hc” (Bio- informatic). Hot ng chính ca nó trưc ht là xây dng phn mm các b d liu v sinh hc, giúp cho vic khai thác phc v công tác nghiên cu, bo tn và s dng ngun tài nguyên di truyn thc vt có hiu qu. Theo hưng này, các t chc và cơ quan nghiên cu như: T chc N ông lương Th gii (FAO), Vin Tài nguyên Di truyn thc vt Th gii (Bioversity), Vin nghiên cu lúa quc t (IRRI), Trung tâm Rau màu châu Á (AVDRC) ã tin hành ng thi vic xây dng các cơ s d liu tài nguyên di truyn thc vt song song vi vic xây dng các N gân hàng thc liu. Kt qu là các cơ quan này ã thit lp ưc mt lot cơ s d liu tài nguyên di truyn thc vt như PROSEA, GRIN , ICIS, CUBIK qung bá trên Internet. Mi i tưng có th truy cp  chia s thông tin hoc khai thác s dng. Mt s cơ s d liu chung liên kt n nhiu d liu cũng ã ưc khi ng và ang tin hành th nghim như cơ s d liu kt hp thông tin kiu gen và kiu hình ca các tp oàn qu gen GERMIN ATE do ba t chc gm i hc Dundee, Vin nghiên cu cây trng Xctlen và Trung tâm Tài nguyên Di truyn Thc vt Hà Lan phi hp thc hin. N hng cơ s d liu trên bưc u ã áp ng ưc phn nào mc ích tra cu, nhn dng ngun gen thc vt cho nhiu i tưng thuc nhiu quc gia mt cách nhanh nht và tin dng nht mà ch thông qua công ngh thông tin mi thc hin ưc. Tuy nhiên, nó vn còn có nhng tn ti như: - Các cơ s d liu ca GRIN ch yu ch áp ng ưc v mt tra cu tên taxon vi mt bng s liu hàng chc ngàn tên taxon, nhưng chưa phc v ưc mc ích tra cu  nhn dng. - Mt vài chương trình do các nhà khoa hc Trung Quc xây dng trên nn Web ã bt u hưng vào phc v công tác tra cu, nhn dng da vào các c im hình thái hc theo kiu khóa lưng phân, tuy nhiên ch mi áp ng ưc n taxon H và mt s loài và khó phát trin thành mt cơ s d liu  ln. - N hng ý tưng trong vic to các thit b nhn dng da vào vic phân tích hình ba chiu thông qua b vi x lý và mt in t vn chưa thành công. Mc dù vy, ây là khi u quan trng, m ra trin vng ln trong vic ng dng công ngh thông tin  nhn dng ngun gen thc vt nói chung, trong ó có ngun gen cây trng. 3. Vài nét về về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhận biết nguồn gen thực vật ở Việt am.  Vit N am, vic ng dng công ngh thông tin v sinh hc nói chung, trong ó có liên quan n nghiên cu thc vt hu như còn rt mi m. Tuy nhiên cũng ã có mt s kt qu bưc u ưc công b, gm: T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 4 Thit lp ưc cơ s d liu v protein, phc v nghiên cu và qun lý sinh vt  mc  phân t, thuc lĩnh vc công ngh sinh hc, do Trưng i hc Khoa hc T nhiên Thành ph H Chí Minh thc hin. Xây dng ưc phn mm v “Phân loi sinh vt rng Vit N am”, do tác gi Phùng M Trung thc hin. Công trình ã at gii thưng Trí tu Vit N am năm 2000. Phn mm này ưc S Khoa hc công ngh tnh ng N ai nâng cp xây dng thành phiên bn 2.0 vi công c tra cu thông minh (Smart searching) ã ưc nhn Gii thưng Sáng to Khoa hc Công ngh VIFOTEC. B d liu “Phn mm sinh vt rng Vit N am 2.0” ưc ánh giá là mt kho tàng kin thc  s v sinh vt rng vi các phương pháp phân loi mi nht, thut ng sinh hc và khóa nh danh loài giúp mi i tưng là hc sinh, sinh viên và nhng ngưi mun nghiên cu, tìm hiu v các loài ng thc vt rng  Vit N am, thm chí c nhng ngưi có kin thc hn hp nht v phân loi cũng có th tip cn. Hn ch ca b d liu này  ch: Cu trúc ca nó gn vi kiu sách in t hơn, (gn vi cách tra cu ca GRIN hay Eflora), tc là tra cu theo tên khoa hc là chính, không thuc kiu cơ s d liu tra cu nhn dng, nh danh mu vt. Trong lĩnh vc cây trng, hin nay h thng bo tn tài nguyên di truyn thc vt quc gia ang lưu gi 20.800 ngun gen ca gn 300 loài cây trng phc v mc tiêu lương thc và nông nghip quc gia bao gm các loi cây lương thc, thc phNm, rau, bn a và nhp ni. N gân hàng gen cây trng quc gia ang tin hành xây dng b d liu in t nhưng mi còn gii hn  mc  d liu v hình thái nông hc và d liu v lai lch cho nhng i tưng ã khá rõ ràng. Mt trong nhng khó khăn ln  xây dng b d liu này là công tác nhn dng các ngun gen ca chúng ta còn yu, nhiu ngun gen chưa ưc xác nh tên khoa hc hoc xác nh không chính xác (như các tp oàn cây ci to t, cây thc ăn gia súc, mt s nhóm rau, u , ), iu này còn nh hưng rt ln n quá trình nghiên cu, bo tn và khai thác các ngun gen ó như xác nh i tưng bo tn, xây dng các tp oàn ht nhân, tp oàn cơ bn III. KÕT LUËN Xây dng b phn mm d liu v ngun gen thc vt là công vic khá phc tp, òi hi phi có lc lưng  mnh v ngun nhân lc cũng như trang thit b k thut. Song trong hoàn cnh hin nay, Vit N am ang va thiu va yu v nhng iu này. Công vic òi hi phi có nhng chuyên gia có trình  và kinh nghim nhưng trong h thng bo tn hu như có rt ít các chuyên gia thc th trong lĩnh vc phân loi thc vt. Vic nh danh ngun gen ch yu da vào tên gi ca cây trng nên  tin cy rt thp. Vn  nh dng trong các tp oàn qu gen ca h thng bo tn nói chung còn b trùng lp nhiu, cn ưc tin hành b sung bng các bin pháp như ch th phân t và hóa sinh nhưng v mt này chúng ta cũng còn rt yu. Mt s nguyên nhân khách quan khác có tác ng ln n vic bo tn ngun gen thc vt ca chúng ta như nhiu ngun gen quý him quc gia ã b xói mòn, mt s thc vt xâm hi nguy him phát trin ti mt s nơi khó có kh năng ngăn chn, hay mt vài loi thc vt trong danh mc cm ôi khi vn ưc nhp ni ưa vào sn xut gây nguy hi n h sinh T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 5 thái bn a và i sng xã hi. ây cũng chính là hu qu ca vic còn xem nh công tác phân loi thc vt nói chung và nhn dng ngun gen nói riêng. Vn  t ra là  qun lý tt ngun gen thc vt, nhm khai thác mt cách có hiu qu theo hưng xây dng nn nông nghip hin i, a dng và bn vng, vic cn làm u tiên là phi làm tt công tác nhn dng ngun gen thc vt. Trong hoàn cnh hin nay cho phép chúng ta có th tip thu nhng thành tu khoa hc công ngh ca th gii, c bit là công ngh thông tin vi mt s phn mm ca các nưc ã công b và ưc ưa vào th nghim hoc ng dng như H thng tra cu ca GRIN , phn mm liên kt kiu gen và kiu hình Germinate giúp chúng ta tng bưc có th thit lp ưc nhng chương trình nhn dng trên máy tính phù hp vi iu kin Vit N am. Hy vng trong thi gian không xa, cùng vi s n lc ca các nhà làm công tác nghiên cu phân loi, bo tn, cùng vi s tin b v nhng ng dng ca thông tin khoa hc công ngh trong lĩnh vc này, công tác nhn dng ngun gen trong h thng bo tn tài nguyên di truyn thc vt quc gia s phát huy ưc nhng mt tích cc khc phc ưc nhng tn ti hin nay, góp phn cng c vng chc công tác bo tn, phc v mc tiêu phát trin nn nông nghip hin i, a dng và bn vng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phm Hoàng H, 1991-1993. Cây cỏ Việt am. NXB Trẻ Hà Nội. 2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=Taxonomy. Entrez Taxonomy. 3. Brummitt, 1991. Families and genera of vascular plants. Royal Botanic gardens. 4. Aubreville A. et al., 1960-1997. Flore du Cambodge, Laos et du Vietnam. Muséum national Dhistoire Naturelle. 5. GERMINATE version 1.8.4 - A generic database for integrating genotypic and phenotypic information for plant genetic resource collections. Scottish Crop Research Ins., John Innes Centre And The Centre for Genetic Resources the Netherlands, July 2005. 6. http://www.itis.usda.gov/download_data.html. ITIS DATA ACCESS. Vascular Plant Taxonomy Fourth Edition. Walters D. R. and Davis J. K., 1996. gười phản biện TS. Nguyễn Văn Vấn . ln trong vic ng dng công ngh thông tin  nhn dng ngun gen thc vt nói chung, trong ó có ngun gen cây trng. 3. Vài nét về về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhận biết nguồn gen. c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 3 2. Một số kết quả về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhận biết nguồn gen thực vật trên thế giới ng dng công ngh thông tin vào nghiên cu sinh hc ưc các. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG NHẬN BIẾT NGUỒN GEN THỰC VẬT guyễn Tiến Hưng, Hoàng Thị Hai, guyễn Thị Hiền, guyễn