Nghiên cứu biê n di kiểu nhân ở các giống hành địa phương miền bắc

MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một nước nằm khu vực nhiệt đới Đông Nam Á, là một khu vực được sự ưu đãi của thiên nhiên về sự phong phú các hệ sinh thái, sự đa dạng của các loài sinh vật, sự đa dạng các tài nguyên di truyền Các kết quả điều tra về sự đa dạng sinh vật cho thấy ở nước ta có khoảng 12.000 loài thực vật có mạch, đó có 7000 loài đã được định tên, khoảng 800 loài rêu, 600 loài nấm, 275 loài thú, 826 loài chim, 180 loài bò sát, 80 loài lưỡng cư, 5.500 loài côn trùng, 471 loài cá nước ngọt, khoảng 2000 loài cá biển Đặc biệt nữa là sự đa dạng sinh học này còn có tính độc đáo với 10% số loài thú, chim và cá của thế giới tìm thấy ở Việt Nam, 40% loài thực vật thuộc loài đặc hữu không tìm thấy ở nơi nào khác ngoài Việt Nam [13] Đây thực sự là nguồn tài nguyên di truyền vô cùng quý giá Tuy nhiên, những năm gần sự gia tăng quá nhanh dân số dẫn đến áp lực khai thác các nguồn tài nguyên tự nhiên làm cho trữ lượng nguồn tài nguyên đất, biển, rừng bị thu hẹp Sự khai thác thiếu kế hoạch đối với nguồn tài nguyên sinh vật, vấn nạn du canh, du cư của các dân tộc thiểu số, sự ô nhiễm môi trường đô thị hóa, công nghiệp hóa, khai thác mỏ, sự áp dụng thiếu khoa học các giống mới sản xuất nông nghiệp đã dẫn đến sự thu hẹp hoặc mất các hệ sinh thái, đó là mối đe dọa lớn cho những giống, loài canh tác truyền thống vốn đã thích nghi lâu đời với khí hậu, thổ nhưỡng ở các địa phương, những giống, loài mang những đặc điểm di truyền quý giá bị lãng quên bởi không đáp ứng được nhu cầu thị trường trước mắt Sự mất của một loài là sự mất vĩnh viễn một nguồn gen Vì vậy, thu thập và bảo tồn, xây dựng ngân hàng gen quốc gia những loài sinh vật hữu ích là một việc làm cần thiết Vừa đảm bảo sự đa dạng di truyền tự nhiên vừa cung cấp nguồn vật liệu di truyền cho công tác lai tạo, chọn lọc giống mới, phục vụ các mục tiêu kinh tế - xã hội Đặc biệt cấp thiết giai đoạn mà nền kinh tế nước ta chuyển sang nền kinh tế thị trường Những nghiên cứu đối với nguồn tài nguyên thực vật về hình thái học, tế bào học, di truyền học sẽ giúp chúng ta có đầy đủ sở khoa học để đánh giá đúng nguồn tài nguyên hiện có, từ đó có kế hoạch bảo tồn, khai thác, sử dụng nguồn tài nguyên một cách hợp lý, lâu dài Trong các loài thực vật đã góp phần quan trọng làm tăng tính đa dạng, phong phú của thảm thực vật nhiệt đới ta phải kể đến hành Nước ta vốn xuất phát từ một nước nông nghiệp, với 70% dân số là nông dân sản xuất nông nghiệp Những năm gần sự chuyển dịch mạnh mẽ trồng, vật nuôi đã cải thiện đáng kể đời sống người dân Hiệu quả chuyển dịch cấu trồng có thời gian sinh trưởng, phát triển ngắn, chi phí đầu tư thấp là rất rõ ràng Trong nhiều loại trồng đó có các rau màu, đặc biệt là hành Nhờ hành mà nhiều vùng nông thôn đã trở nên khấm khá hơn, đã thoát nghèo vươn lên khá giả Theo một số hộ trồng hành cho biết lợi nhuận thu được từ hành gấp - lần so với trồng lúa Chính vì vậy, ở nhiều vùng hành đã trở thành trồng chủ lực cấu trồng của địa phương [22] Về giá trị kinh tế, giá trị của 1000m2 hành so với cấy lúa vụ xuân, những người trồng hành cho biết: “Vụ đông năm 2009, giá hành giống đắt, từ 30 - 32 nghìn đồng/kg nên 1000m2 hành có giá trị bằng 3000m2 lúa cấy vụ xuân, còn giá hành giống ở một số vụ đông của các năm trước từ 18 - 20 nghìn đồng/kg thì 1000m2 hành bằng 2000m2 lúa cấy vụ xuân”, chi phí toàn vụ cho hành thấp nhiều so với trồng lúa Đến thời điểm thời tiết thuận lợi, hành cho suất cao, đạt khoảng 81 triệu đồng/ha Được các cán bộ khuyến nông hướng dẫn, bà nông dân đã tích cực cho luân canh, qua trồng hành vụ đông lại cho để ải cấy lúa nên hành vụ đông tránh được nhiều sâu bệnh và cỏ dại Về giá trị dinh dưỡng, lá hành có chứa vitamin B, C, các chất vôi (calcium), chất sắt, và chất potassium (K) Ngoài ra, hành có chứa cycloallin, là một chất thuốc chống đông tụ nhằm ngăn ngừa các chứng bệnh về tim mạch (heart disease) Chất potassium (K) rất cần cho thể chống bệnh cao huyết áp Hành còn chứa hàm lượng vừa phải các chất protein, chất béo, chất xơ và một lượng đáng kể canxi, photpho, kali Với những giá trị thực tế ứng dụng cao, việc điều tra, thu thập, bảo tồn và làm phong phú thêm nguồn gen các loài thực vật của Việt Nam, đẩy mạnh các nghiên cứu hình thái, nông học và phân loại học đối với tập đoàn giống thu được, đồng thời tiến hành các nghiên cứu bản đánh giá sự đa dạng nguồn tài nguyên di truyền này sở các thông tin hình thái, giải phẫu và phân loại, về tế bào học và phân tử phân tích nhiễm sắc thể (NST), isozyme và các phân tích ADN có thể sẽ mang lại những kết quả có giá trị hữu ích việc định các chiến lược bảo tồn, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên di truyền thực vật Việt Nam, đó có Hành Xuất phát từ ý nghĩa lý luận và thực tiễn đó, nhằm góp phần nghiên cứu di truyền và biến di di truyền của các giống hành địa phương, cung cấp sở khoa học cho những định hướng bảo tồn và khai thác nguồn gen hành, chúng tiến hành đề tài: “ Nghiên cứu biến dị kiểu nhân giống hành địa phương Miền Bắc" MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài này được tiến hành nhằm: Điều tra, thu thập các giống hành địa phương, phân tích hình thái của các giống hành Phân tích nhiễm sắc thể và đánh giá sự đa dạng kiểu nhân, sở đó cung cấp số liệu phục vụ nghiên cứu đánh giá sự tiến hóa, bảo tồn, chọn giống NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Góp phần thu thập bộ giống hành từ các địa phương có điều kiện thu mẫu để bổ sung cho bộ sưu tập giống hiện có Điều tra, phân tích hình thái và định loại tên của các giống đã thu thập Phân tích nhiễm sắc thể và xây dựng công thức kiểu nhân của các giống đã thu thập Phân tích đánh giá sự biến dị kiểu nhân và đa dạng nguồn gen, mối quan hệ về nguồn gốc các dạng kiểu nhân của các giống đã thu thập và nghiên cứu II TỔNG QUAN TÀI LIỆU II.1 Tình hình nghiên cứu loài hành thế giới Hành là một loại trồng có nhiều ứng dụng cuộc sống hằng ngày cộng với khả dễ thích nghi với điều kiện ngoại cảnh nên được trồng khá phổ biến ở các nước thế giới, đặc biệt là ở các nước châu Á, châu Âu và châu Mỹ Những nghiên cứu về hành có thể khái quát sau: Họ hành: [23] Họ Hành (danh pháp khoa học: Alliaceae) là một danh pháp thực vật của một họ thực vật có hoa Có rất ít các nhà phân loại học công nhận họ này, phần lớn coi các loài họ này thuộc về họ Loa kèn (Liliaceae) Tuy nhiên, hệ thống APG II năm 2003 lại thừa nhận họ này và đặt nó bộ Măng tây (Asparagales), thuộc lớp Một lá mầm (monocots) APG II cho phép hai lựa chọn việc định nghĩa họ này:  Alliaceae nghĩa rộng (sensu lato) Trong nghĩa rộng, họ này bao gồm tất cả các loài trước đã đặt các họ Agapanthaceae, Alliaceae và Amaryllidaceae hệ thống APG năm 1998  Alliaceae nghĩa hẹp (sensu stricto) Trong nghĩa hẹp, không thay đổi so với APG 1998, có nghĩa là: loại trừ toàn bộ các loài thực vật đó đã tạo các họ Agapanthaceae và Amaryllidaceae Khi hiểu theo nghĩa hẹp, họ này chứa khoảng 800 loài 1920 chi Cũng lưu ý rằng cả APG và APG II đều cho rất ít các loài trước đã từng nằm họ Alliaceae vào họ Themidaceae Chi quan trọng nhất họ này là Allium, nó bao gồm một vài loài có giá trị thương phẩm, hành tây (Allium cepa), hành hoa (Allium fistulosum), hành ta (Allium ascalonicum), hành tăm (Allium schoenoprasum), tỏi (Allium sativum) và tỏi tây (Allium porrum) Các chi sau hiện đặt họ Alliaceae nghĩa hẹp (sensu stricto):  Allium  Milula  Ancrumia  Muilla  Caloscordum  Nectaroscordum  Erinna  Nothoscordum  Garaventia  Solaria  Gethyum  Speea  Gilliesia  Trichlora  Ipheion  Tristagma  Latace  Tulbhagia  Leucocoryne  Zoelnerallium  Miersia Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiospermae (không phân hạng) Monocots Bộ (ordo): Asparagales Họ (familia): Alliaceae Batsch cũ Borkh (1797) Hình 1: Hình minh họa từ Thomé (1885) Chi Hành: Chi Hành (danh pháp khoa học: Allium) là chi thực vật có chứa hành, tỏi, hẹ với khoảng 1.250 loài, được phân loại họ Hành (Alliaceae) của chính chúng Một số nhà thực vật học đã từng phân loại nó họ Loa kèn (Liliaceae) [25] Thuộc chi hành là sống lâu năm có thân phình thành củ giống củ hành, phát triển tốt vùng ôn đới của Bắc bán cầu (ngoại trừ một số loài có mặt ở Chile; loài Allium juncifolium, Brazil; loài Allium sellovianum hoặc nhiệt đới châu Phi; loài Allium spathaceum) Chiều cao thân dao động từ 5-150 cm Hoa tạo thành dạng hoa tán ở đỉnh của thân không có lá Các chồi (thân có lá đã biến đổi hay các gốc lá dày đặc) dao động về kích thước giữa các loài, từ rất nhỏ (đường kính khoảng 2-3mm) đến rất lớn (8-10cm) Một số loài (chẳng hạn hành tăm A schoenoprasum) phát triển các gốc lá dày dặc chứ không tạo chồi những loài khác Phần lớn các chồi các loài thuộc chi hành đều gia tăng bằng cách tạo các chồi nhỏ hay "mầm cây" xung quanh chồi già, bằng cách phát tán hạt Một vài loài có thể tạo nhiều củ (quả) nhỏ cụm hình đầu ở gốc lá; tạo cụm nhỏ gọi là "mắt hành (tỏi)" (chẳng hạn A cepa nhóm Proliferum) Các mắt này có thể phát triển thành Thuộc chi này chứa một số loài có giá trị hành, hành hoa, hẹ tây, tỏi tây, tỏi và hành tăm Mùi của "hành" là đặc trưng cho cả chi không phải mọi loài đều có mùi giống Một số loài chi Allium: [26]  Allium acuminatum - hành dại, hành hoa tím  Allium altaicum (đồng nghĩa: A ceratophyllum, A fistulosum, A microbulbum, A sapidissimum): Hành Altai  Allium altyncolicum  Allium amethystinum  Allium ampeloprasum o Allium ampeloprasum ampeloprasum - tỏi voi o Allium ampeloprasum kurrat - kurat, tỏi Ai Cập o Allium ampeloprasum porrum - tỏi tây  Allium anceps - hành hai lá  Allium angulosum - tỏi chuột  Allium atrorubens - tỏi đỏ  Allium campanulatum  Allium canadense - tỏi Canada  Allium cepa - hành tây  Allium cepiforme hay Allium ascalonicum - hành thơm  Allium neapolitanum - tỏi trắng  Allium nevii - tỏi Nevius  Allium nigrum - tỏi đen  Allium oleraceum - tỏi đồng  Allium oschaninii - hẹ tây, kiệu vỏ xám  Allium ramosum - hẹ  Allium sativum - tỏi  Allium schoenoprasum - hành tăm  Allium scorodoprasum  Allium triquetrum - tỏi ba nhánh  Allium tuberosum - hẹ  Allium ursinum - tỏi gấu, tỏi hoang  Allium vineale - tỏi hoang Theo tác giả J Agardh 1858 (Liliopsida - Liliidae - Amaryllidales), họ Hành có dạng thảo có hành hay hành dạng củ, hoặc có thân rễ Lá thường ở gốc, nguyên, đơn, dạng ống hoặc ít phẳng, hình dải, hình bầu dục, có gân song song hoặc hình cung Cụm hoa thường là tán ở ngọn những cán hoa không có lá, có dạng hay dạng chùm Số lượng và hình dạng hoa tán khác Hoa thường nhỏ, lưỡng tính, đều, ít không đều Bao hoa gồm thùy dạng cánh rời hoặc dính ở gốc, xếp vòng, các thùy vòng thường nhỏ Nhị thường 6, xếp vòng, có có nhị sinh sản, các nhị khác thành nhị lép Bộ nhụy hợp lá noãn; vòi đơn, dạng sợi, rụng sau hoa nở Bầu trên, ô với - hay nhiều noãn ô Quả nang chẻ ô, góc, bị ép ở Hạt có vỏ dày, nhẵn; phôi nhỏ nội nhũ giàu [26] Họ Hành (Alliaceae) 32 chi với 750 loài phân bố khắp thế giới và Việt Nam Ở Việt Nam có chi Agapanthus và Allium với loài Chi Agapanthus (9 loài ở Nam Phi – Việt Nam nhập loài ) Agapanthus africanus (L.) Hoffm (A umbellatus L’ Hér.) Thanh anh Chi Allium (700 loài ở Bắc bán cầu – Việt Nam có loài) Allium ascalonicum Hành, hành ta Allium cepa Hành tấy Allium chinense Kiệu Allium fistulosum Hành, hành hương Allium porrum Tỏi tây Allium sativum Tỏi Allium schoenoprasum Hành tăm, nén Allium tuberosum Hẹ Cách phân loại thống nhất với Cơ sở dữ liệu của Trung tâm Dữ liệu Thực vật - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam [21] Phân tích di truyền của các loài chi Aliium đã được tiến hành khá nhiều Các loài được trồng ở Việt Nam đều đã được nghiên cứu đến cấp độ loài Những nghiên cứu cho thấy bộ nhiễm sắc thể bản của chi Allium là n= và dạng lưỡng bội là 2n = 2x = 16, ở Việt Nam gồm loài: [22] Allium ascalonicum Hành, hành ta