Tiểu luận - an ninh sinh hoc - đề tài - NGUỒN GEN THỰC VẬT TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

CHƯƠNG II:NGUỒN GEN THỰC VẬT TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Đặt vấn đề: Tài nguyên di truyền hay nguồn gen là hạt nhân của đa dạng sinh vật.. Khái niệm  Nguồn gen thực vật là một tập hợp v

CHƯƠNG II:

NGUỒN GEN THỰC VẬT TRONG CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

Đặt vấn đề:

Tài nguyên di truyền (hay nguồn gen) là hạt nhân của

đa dạng sinh vật tài nguyên di truyền có ba loại là tài nguyên di truyền thực vật, tài nguyên di truyền động vật

và tài nguyên di truyền vi sinh vật Trong số đó, tài nguyên

di truyền thực vật có trọng số lớn nhất về thành phần loài

và giống, về mục tiêu và mức độ sử dụng Riêng về thành phần loài và giống, tài nguyên di truyền thực vật chiếm trên 90% tổng lượng toàn bộ tài nguyên di truyền( Lưu Ngọc Trình, 2005)

Tài nguyên di truyền thực vật là nền tảng cơ bản cho sự sống của xã hội loài người Tài nguyên di truyền thực vật cung cấp cho chúng ta thức ăn, chất đốt, dược liệu… như bông cho vải vóc quần áo, cao su cho các loại săm lốp… Bản thân bầu không khí trong lành cho con người hít thở

để duy trì sự sống cũng là nhờ tài nguyên thực vật

Về phương diện chọn tạo giống, đó là cơ sở cho cải tiến cây trồng, chọn tạo giống cây trồng mới hay các hoạt động nghiên cứu có liên quan

Mục tiêu của chương:

 Hiểu được sự cần thiết, vai trò và ý nghĩa của nguồn gen và đa dạng di truyền trong chọn giống và nông nghiệp

 Nắm được các trung tâm phát sinh và đa dạng cây trồng trên thế giới

 Phân loại được nguồn gen thực vật sử dụng trong chọn giống và trong đời sống

 Phân tích được sự cấp thiết và phương pháp thu thập, bảo tồn và sử dụng tài nguyên di truyền thực vật

Nội dung

1 Khái niệm và ý nghĩa của nguồn gen thực vật trong chọn giống.

1.1 Khái niệm

 Nguồn gen thực vật là một tập hợp vật liệu thực vật, có thể là các giống địa phương, các giống cải tiến ,hay các loài hoang dại họ hàng thân thuộc,… làm cơ sở cho cải tiến cây trồng, chọn tạo giống cây trồng mới hay các hoạt động nghiên cứu có liên quan

 Nguồn gen cũng có nghĩa là cung cấp thông tin đã

tư liệu hóa về nguôn gen liên quan tới 1 loài trong các ngân hàng gen trên toàn thế giới để các nhà chọn giống sử dụng

Một thuật ngữ khác: Tài nguyên di truyền thực vật ( các

trung tâm di truyền thực vật) do nhóm chuyên gia về khám phá và du nhập thực vật của FAO, năm 1970 đưa ra

1.2 Ý nghĩa

Sự tập hợp đa dạng di truyền hay nguồn gen thực vật cung cấp nguồn biến dị to lớn cho các chương trình chọn giống để tạo giống mới ưu việt theo ý muốn Nguồn vật liệu càng đa dạng bao nhiêu thì khả năng tạo giống tốt càng cao bấy nhiêu

2 Phân loại nguồn gen, nguồn thu thập và trung tâm khởi nguyên.

2.1 Phân loại nguồn gen thực vật:

 Tập đoàn cơ bản (base collection):

 Những tập hợp lớn của nguồn gen được giữ bằng hạt trong kho quốc gia và quốc tế để bảo toàn lâu dài

 Chỉ cung cấp và sử dụng trong những trường cần thiết, khi tập đoàn hoạt động bị thiếu hụt, mất mát

Điều kiện bảo quản cần thiết : nhiệt độ -18 đến -200 C với độ ẩm 3-5% Hạt được đóng gói trong bao bì kín cách ly với môi trường ngoài và kiểm tra định kì tỉ lệ nảy mầm

 Tập đoàn hoạt động (active collection):

 Gồm các mẫu giống các loại cây trồng cụ thể của tập đoàn cơ bản được lặp lại, được bảo quản với số lượng lớn trong điều kiện thích hợp, được tư liệu hóa

và được các nhà chọn giống sử dụng trực tiếp cho công tác chọn tạo

Thường xuyên biến động và được nhân bổ xung để

sử dụng Bảo quản mức trung hạn (10-15năm) ở nhiệt độ 5C, độ ẩm không khí tương đối 30-45% và

độ ẩm hạt 7-8%

 Nếu số lượng và nguồn gốc địa lý của các mẫu giống đạt tới lượng đáp ứng nhu cầu toàn thế giới thì tập đoàn công tác đó được gọi là Tập đoàn thế giới

 Tập đoàn công tác (working collection):

 Gồm số lượng mẫu giống cần thiết do cơ sở nghiên cứu giữ phục vụ cho công tác chọn tạo giống hoặc nghiên cứu

 Bảo quản ngắn hạn (2-3 năm) ở nhiệt độ 18-20C, độ

ẩm không khí 50-60%, hàm lượng nước trong hạt 8-10%

2.2 Nguồn thu thập:

 Cây hoang dại và các dạng sơ đẳng tại các trung tâm khởi nguyên

 Thực vật du nhập sống trong các trung tâm trồng trọt thứ cấp

 Sản phẩm của quá trình chọn giống: đột biến cảm ứng, đa bội thể…

2.3 Trung tâm khởi nguyên cây trồng:

 Nikolai I Vavilov đã tổ chức nhiều đoàn thám hiểm và thu thập cây trồng trên toàn thế giới:

>300000 các mẫu của các trồng trọt lẫn các loài hoang dại họ hàng

Đề xuất 8 trung tâm khởi nguyên của cây trồng hay trung tâm địa lý của tính đa dạng:

Trung tâm khởi nguyên Các loài cây trồng quan trọng

1 TT Trung Quốc Lúa miến, đậu tương, tre trúc,

hoa cúc, mơ, cải, đào, cam,quýt, chè

2.TT Ấn Độ

2A TT Indo-Malay

Lúa nước, cà, dưa chuột, xoài, mía

Chuối, mít., dừa, mía 3.TT Trung Á Lúa mì, lanh, đậu, bông, hạnh

nhân

4.TT Cận Đông Lúa mì, đại mạch, mì đen, lanh 5.TT Địa Trung Hải Lúa mì, đậu lupin, cỏ 3 lá, lanh,

oliu, cần tây 6.TT Abixini Lúa mì cứng, cao lương, cà

phê, hành tây

7.TT Nam Mehico và

Trung Mỹ

Ngô, đậu Lima, khoai lang, bí ngô, bông, đu đủ, hồ tiêu…

8.TT Nam Mỹ

8A TT Chile

8B TT Braxil-Paraguay

Khoai tây, khoai lang, bông, sắn, đậu, cà chua, bí ngô

Khoai tây

Ca cao, sắn, lạc, dứa, cao su

3.Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật

3.1 Các tổ chức quốc gia

Ở cấp quốc gia có nhiều tổ chức tham gia vào hoạt động thu thập và bảo tồn tài nguyên di truyền

Nước Tổ chức

Anh Vườn thực vật Hoàng Gia, Viện John

Innes, Trạm chọn giống di truyền Scotland, Viện chon giống thực vật

Ấn Độ Cục tài nguyên di truyền quốc gia, Niu

Deli

Braxil Trung tâm tài nguyên di truyền quốc gia Đức Hội hợp tác kĩ thuật (GTZ), Viện Di truyền

và Nghiên cứu cây trồng trung ương

Hà Lan Viện chọn giống cây làm vườn, Viện chọn

giống cây trồng, Viện nghiên cứu giống cây trồng, Trạm kiểm nghiệm giống Indonexia Viện sinh học quốc gia

Italia Phòng nghiên cứu nguồn gen, Đại học

Bari

Mehico Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia

Mỹ Hệ thống nguồn gen nông nghiệp quốc

gia (NPGS), Bộ nông nghiệp Mỹ

Nga Viện cây trồng toàn Liên Bang (VIR)

Nhật Bản Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp

Quốc gia Yatabe, Tsukuba, Viện nghiên cứu nông nghiệp Quốc gia Kyoto

Pháp Viện Nghiên cứu Nhiệt đới và cây lương

thực (IRAS), viện nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia (INRRA), cơ quan nghiên cứu khoa học và kỹ thuật hải ngoại

Oxtraylia Tổ chức nghiên cứu Khoa học và Công

nghệ Liên hiệp Anh (CSIRO), Bộ Nông nghiệp bang New South Wales

Thụy Điển Ngân hàng gen Scandivania

3.2 Các trung tâm di truyền quốc tế và vùng

 Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI), Los Banos,

Philippin

 Trung tâm cải tiến ngô và lúa mì quốc tế (CIMMYT),

El Batan, Mêhico

 Viện Nông nghiệp nhiệt đới (IITA), Ibadan,Nigeria

 Trung tâm Nông nghiệp quốc tế (CIAT), Cali,

Colombia

 Trung tâm nghiên cứu và huấn luyện nông nghiệp nhiệt đới (CATIE), Turrialba, Costa Rica

 Ngân hàng Khoai tây Đức- Hà Lan, Braunschweig, CHLB Đức

 Viện nghiên cứu cây trồng quốc tế cho vùng nhiệt đới bán khô hạn (ICRISAT), Hyderabad, Ấn Độ

 Trung tâm Khoai tây quốc tế(CIP), Lima,Peru

 Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quốc tế vùng khô hạn (ICARDA), Aleppo, Syria

 Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau châu Á

(AVRDC) Shanhua, Đài Loan

3.3 Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI

 Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI) do nhóm tư vvaans về nghiên cứu nông nghiệp quốc tế (CGIAR) thành lập nămm 1947 có tổ chức đặt tại Tổ chức Lương thực và nông nghiệp của Liên Hiệp Quốc (FAO) ở Rôm, Italia

 Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế nghiên cứu, thu thập, bảo tồn, tư liệu hóa, đánh giá và sử dụng sự đa dạng di truyền của cây trồng có ích vì lợi ích con người trên toàn thế giới

 Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế đóng vai trò xúc tác khuyến khích các hoạt động để duy trì mạng lưới của các tổ chức nhằm bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền thực vật

 Mạng lưới của Viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế có trên 600 viện đóng tại trên 100 quốc gia Đối với mỗi nước trong chương trình, Viện tài

nguyên di truyền thực vật quốc tế đều hỗ trợ các hoạt động theo nhu cầu của chương trình tài nguyên

di truyền

Ví dụ: TRUNG TÂM TÀI NGUYÊN DI TRUYỀN THỰC

VẬT VIỆT NAM

Tên tiếng Anh: Plant Rerources Center – PRC

Được thành lập theo Quyết định số 220/2005/QĐ-TTg ngày 09/9/2005 của Thủ tướng Chính phủ Thành lập Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam;

Chức năng:

 Trung tâm Tài nguyên thực vật được thành lập theo điểm "k" Khoản "1" Điều 2 của Quyết định số:

220/QĐ-TTg ngày 09/9/2005 của Thủ tướng Chính phủ Thành lập Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.

 Trung tâm Tài nguyên di truyền thực vật là đơn vị sự nghiệp khoa học, trực thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, có nhiệm vụ nghiên cứu, thu thập, bảo tồn và khai thác sử dụng tài nguyên thực vật quốc gia.

 Trung tâm được Nhà nước đầu tư và cấp kinh phí hoạt động, được sử dụng con dấu và mở tài khoản riêng tại Kho bạc Nhà nước theo quy định của pháp luật

4.Thu thập và bảo tồn nguồn gen

4.1 Sự cần thiết phải thu thập và bảo tồn nguồn gen

 Nguồn gen tại địa phương có khả năng bị mất do không được bảo tồn đúng cách

 Sự sói mòn gen hay sói mòn di truyền

 Sự thu hẹp các vùng sinh thái cũng làm sự đa dạng trong giống cây trồng và nguồn gen bị giảm đi đáng kể

4.2 Thu thập nguồn gen

 Các giống địa phương nhất là các giống chưa được đưa vào sử dụng trong chọn giống

 Các giống cải tiến đã và đang được sử dụng trong chọn giống

 Vật liệu chọn giống không có giá trị trong canh tác song lại có giá trị trong chọn giống

 Vật liệu di di truyền đặc biệt

4.3 Phương pháp thu thập

 Đối tượng:

 Cây lấy hạt: thu thập theo ô hay theo vùng, tùy từng điều kiện phát triển của cây trồng mà phạm vi thu thập khác nhau

 Cây lấy củ: thu thập khó khăn hơn cây lấy hạt vì vật liệu cồng kềnh, thu hoạch đúng thời gian…

 Cây ăn quả và cây than gỗ: nhiều loại cây thu hạt khó bảo quản, cây phân bố rải rác…

 Cách thức:

 Đoàn chuyên môn đi thu thập các vùng trong nước

 Các cán bộ nông nghiệp có trách nhiệm gửi nguồn vật liệu cho cơ quan nghiên cứu và bảo tồn

 Hợp tác quốc tế trao đổi vật liệu

4.4 Bảo tồn nguồn gen

 Bảo tồn ngoại vi (ex – situ conservation): Là

hình thức bảo tồn chủ yếu trên thế giới, bảo tồn ngoài phạm vi cư trú của loài, bảo tồn tại trung tâm giống

Bảo quản hạt

 Bảo quản hạt ngắn hạn: hạt giống làm khô tới độ ẩm

thích hợp 9%, bảo quản trong vongd năm năm

 Bảo quản hạt trung hạn: độ ẩm hạt 7%, trong túi gói

chuyên dụng, độ ẩm hạt 10%, bảo quản trong nhiệt độ -10C hoặc -50C

 Bảo quản dài hạn: hạt khô độ ẩm 3%, bảo quản từ

20 – 30 năm

Bảo quản in vitro

 Đối tượng bảo quản là vật liệu sinh sản vô tính, bảo

quản trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo

Bảo quản trên đồng ruộng

 Đối tượng bảo quản là cây ăn quả, cây công nghiệp

cây thuốc, cây sinh sản vô tính và hữu tính khác

 Một số vấn đề tồn tại trong bảo tồn ngoại vi

ở Việt Nam:

 Thiếu quy hoạch tổng thể và quy hoạch chi tiết

 Công tác sưu tập chưa chú ý tới các loài quý hiếm …

 Việc đào tạo cán bộ bảo tồn ngoại vi chưa được chú

trọng

 Chưa có chính sách cụ thể cho công tác bảo tồn

ngoại vi, nhất là chính sách xã hội hoá cho công tác bảo tồn

 Việc đầu tư cho công tác bảo tồn ngoại vi chưa được

chú trọng v.v

 Bảo tồn nội vi (hay bảo tồn tại chỗ, in – situ conservation)

 Bảo tồn nội vi hay bảo tồn tại chỗ là bảo tồn

nguồn gen trong môi trường sống Đối tượng là bất kỳ loại cây trồng nào, nhưng chủ yếu là tổ tiên của loài hay loài hoang dại

 Đối với một số giống địa phương ta có thể bảo

quản ngay trên đồng ruộng của người nông dân

 Một số vấn đề tồn tại trong bảo tồn nội vi ở Việt Nam:

 Hệ thống các KBT có nhiều KBT có diện tích

nhỏ, tính liên kết yếu nên hạn chế đến các hoạt động bảo tồn trên phạm vi khu vực rộng

 Ranh giới các KBT phần lớn chưa được phân

định rõ ràng trên thực địa

 Nguồn ngân sách cho bảo tồn còn hạn chế, chủ

yếu dựa vào nguồn ngân sách Nhà nước, chưa có chính sách cụ thể để xã hội hóa công tác bảo tồn

 Một số chính sách về KBT còn thiếu, như chính

sách đầu tư, quản lý vùng đệm v.v

 Hệ thống phân hạng của Việt Nam một số hạng

chưa phù hợp với phân hạng của IUCN

 Trong quản lý hiện nay chủ yếu vẫn là bảo vệ

nghiêm ngặt, chưa gắn kết được quan điểm hiện đại về bảo tồn là vừa bảo tồn, vừa phát triển

5 Nhập nội

5.1 Khái niệm:

 Theo nghĩa rộng: Nhập nội là đưa vật liệu (có thể là giống, dạng, loài hoang dại có quan hệ họ hàng với cây trồng) vào môi trường mới mà trước đó chưa được gieo trồng

Theo nghĩa hẹp: Nhập nội là di chuyển vật liệu từ nước này sang nước khác

 Vật liệu nhập nội thích hợp tốt với môi trường mới => sau khảo nghiệm được công nhận là giống đưa vào

sản xuất mà không cần thay đổi => Nhập nội sơ cấp

( sử dụng trực tiếp)

Vật liệu nhập nội không thích ứng => chọn lọc hoặc

sử dụng lai để chuyển hay kết hợp các gen có ích

=> Nhập nội thứ cấp (sử dụng gián tiếp).

 Ở Việt Nam đã đưa vào sản xuất các giống nhập nội như: lúa: IR8, IR22, CR203; Khoai tây: Diamant, Nicola, Mariella…

5.2 Mục đích:

 Sử dụng những giống ưu việt đang được trồng trên Thế giới

 Nhập cây trồng mới và tiến hành chương trình chọn giống cây trồng đó

 Thu thập nguồn gen để sử dụng trong việc cải tiến cây trồng

5.3 Phương pháp:

 Tìm kiếm và thu thập: (Căn cứ vào chiến lược, mục tiêu chọn tạo và nghiên cứu):

 Thư yêu cầu chính thức gửi tới các trung tâm tài

nguyên quốc tế, khu vực hay quốc gia

 Hợp tác song phương, đa phương và trao đổi vật

liệu với các tổ chức

 Thông qua quan hệ cá nhân với các nhà khoa học ở

các tổ chức khác nhau

 Kiểm dịch thực vật: Là một biện pháp nhằm hạn chế

sự lây lan, du nhập sâu, bệnh hại trong quá trình nhập nội

6 Đánh giá, mô tả, lập cơ sở dữ liệu và sử dụng

nguồn gen

6.1 Đánh giá, mô tả và lập cơ sở dữ liệu:

 Nguồn gen được đánh giá, khảo nghiệm và nhân lên

ở những địa điểm nhất định để xác định tiềm năng và khả năng thích ứng của chúng

 Song song với công tác thu thập, bảo tồn, đánh giá một hệ thống tư liệu hóa về tài nguyên di truyền là công việc cần thiết để sử dụng nguồn gen có hiệu quả Thông qua cơ sở dữ liệu các nhà chọn giống, nhà nghiên cứu dễ dàng tra cứu thông tin cần thiết

và tìm kiếm vật liệu cho các chương trình chọn

giống

Kết quả bảo tồn tài nguyên di truyền thực vật giai đoạn 2001- 2005 của Trung tâm tài nguyên di truyền Việt Nam

về đánh giá và thông tin, tư liệu hóa:

Trung tâm Tài nguyên di truyền thực vật đã tiến hành đánh giá 50 – 62 tính trạng hình thái nông học của 10.400 lượt giống theo các mẫu mô tả, đánh giá đã được xây dựng và chuẩn hoá cho Hệ thống bảo tồn tài nguyên di truyền thực vật Quốc gia; đánh giá tính kháng sâu bệnh của trên 7.000 lượt giống x tính trạng

Trung tâm cũng đã khai thác và sử dụng phần mền quản lý dữ liệu của ngân hàng gen quốc tế, tạo lập phần mền song ngữ Việt-Anh của Việt Nam, từng bước hoàn thiện hệ thống thông tin tư liệu tài nguyên

di truyền thực vật, tạo lập trang Web về tài nguyên di

truyền thực vật (http://www.pgrvietnam.org.vn)

Đặc biệt, một cơ chế chia sẻ thông tin quốc gia đã được xây dựng phục vụ việc triển khai kế hoạch hành động toàn cầu về bảo tồn và sử dụng bền vững tài nguyên di truyền thực vật phục vụ mục tiêu lương

thực và nông nghiệp

6.2 Sử dụng nguồn gen: