Trong quá trình phát triển sản xuất, để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của công tác tạo giống, công tác thu thập bảo quản nguồn gen cây có sợi ngày càng được chú trọng, đặc biệt là cây bông. Các công việc liên quan đến quỹ gen bông được bắt đầu từ thời kỳ thuộc Pháp (Vũ Công Hậu, 1978). Quỹ gen bông Việt Nam hiện đang bảo quản tại Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển nông nghiệp Nha Hố khá phong phú về số lượng và chủng loại với 2179 mẫu hạt giống, thuộc 4 loài. Trong đó, ba loài trồng trọt chính, với 2051 mẫu giống bông Luồi (G. hirsutum L.); 67 mẫu giống bông Hải đảo (G. barbaceum L.); 59 mẫu giống bông Cỏ (G. arboreum L.) và 2 mẫu giống bông dại. Hiện tại, phát triển bông Việt Nam cũng nằm trong xu thế chung của thế giới. Năng suất bông bình quân cả nước thấp (440460kg xơha) và tăng chậm. Hơn nữa, chi phí sản xuất cao, ước tính 11 – 12 triệu đồngha (570– 600 USDha).
Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu Trong các loài cây trồng lấy sợi ở Việt Nam, có thể nói bông là loại cây có lịch sử trồng trọt lâu đời, trong đó, theo ghi nhận của nhiều tài liệu, bông có lịch sử gieo trồng hơn 4000 năm (Vũ Công Hậu, 1978). Trong quá trình phát triển sản xuất, để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của công tác tạo giống, công tác thu thập bảo quản nguồn gen cây có sợi ngày càng được chú trọng, đặc biệt là cây bông. Các công việc liên quan đến quỹ gen bông được bắt đầu từ thời kỳ thuộc Pháp (Vũ Công Hậu, 1978). Quỹ gen bông Việt Nam hiện đang bảo quản tại Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển nông nghiệp Nha Hố khá phong phú về số lượng và chủng loại với 2179 mẫu hạt giống, thuộc 4 loài. Trong đó, ba loài trồng trọt chính, với 2051 mẫu giống bông Luồi (G. hirsutum L.); 67 mẫu giống bông Hải đảo (G. barbaceum L.); 59 mẫu giống bông Cỏ (G. arboreum L.) và 2 mẫu giống bông dại. Hiện tại, phát triển bông Việt Nam cũng nằm trong xu thế chung của thế giới. Năng suất bông bình quân cả nước thấp (440-460kg xơ/ha) và tăng chậm. Hơn nữa, chi phí sản xuất cao, ước tính 11 – 12 triệu đồng/ha (570– 600 USD/ha). Trung bình chi phí khoảng 1,1USD/1kg xơ, thuộc nhóm nước có chi phí sản xuất cao nhất (ICAC, 2008) và đang có xu hướng tăng theo giá cả vật tư, nhân công hiện tại và sắp tới. Chính vì thế, các đơn vị sản xuất khó có thể dùng biện pháp tăng giá mua để kích thích người trồng, đồng thời, hiệu quả sản xuất bông thấp, rủi ro cao, cây bông mất ưu thế cạnh tranh so với cây trồng khác. Hơn nữa, một trong những hạn chế năng suất bông Việt Nam và làm tăng chi phí đầu vào là sâu hại (sâu đục quả, chích hút) và bệnh hại (như đốm lá, phấn trắng ) phổ biến ở các vùng. 1 Trước thực tế này, vấn đề được đặt ra là tăng giá trị đầu ra của sản phẩm bông và giảm chi phí sản xuất đầu vào hợp lý là giải pháp quan trọng để tăng khả năng cạnh tranh của cây bông nhằm khôi phục và phát triển bông trong nước. Theo đó, song song với bảo tồn và khai thác nguồn gen hiện có, cần thu thập bổ sung nguồn gen bông kháng sâu - rầy, chín sớm, bất dục đực và xơ màu nhằm giảm chi phí vật tư nông nghiệp, công lao động trong sản xuất bông thương phẩm, giảm chi phí chế biến; nguồn gen năng suất – tỷ lệ xơ cao, chất lượng xơ tốt và xơ có màu tự nhiên nhằm tăng năng suất, hiệu quả sản xuất bông thương phẩm, tăng giá trị của sản phẩm xơ bông [1]. Để có thể thực hiện được các vấn đề nêu trên cần phải xây dựng ngân hàng bộ gen cây bông. Chúng ta cùng tìm hiểu về bài tiểu luận nhỏ sau đây: “ Kết quả xây dựng ngân hàng bộ gen cây bông “ 2. Tình hình nghiên cứu 2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Nguồn tài nguyên di truyền của cây bông có 104 nghìn mẫu, xếp thứ 13 trong tổng số 100 nghìn loài được quan tâm bảo tồn; tập trung chủ yếu ở các nước như Australia, Brazil, Trung Quốc, Pháp, Ấn Độ, Nga, Mỹ và Uzbekistan (IPGRI, 2010). * Tại Australia: Các giống bông trồng trọt có mặt tại Úc khoảng cuối thế kỷ 18, tuy nhiên sản xuất bông tại quốc gia này thật sự phát triển và diện tích tăng lên nhanh chóng từ những năm 1960 nhờ các dự án phát triển bông có tưới. Đến năm 1999, sản xuất bông tại Úc đạt cao điểm với 553.000 ha, sản lượng bông xơ đạt > 3 triệu kiện, năng suất bông hạt đạt 2000kg/ha. Sau đó, do tình hình hạn hán, diện tích bông tại Úc giảm dần và ổn định ở quy mô diện tích khoảng175.780 ha (năm 2008); trong đó, tại New South Wales chiếm 2 khoảng 74% sản lượng và tại Queensland khoảng 26% sản lượng bông của Úc. Trước những năm 1980, các nhà chọn tạo giống bông tại Úc tự mua và duy trì bảo tồn nguồn quỹ gen bông. Tuy nhiên, đến đầu những năm 1980, chính phủ các bang và nhà nước thành lập mạng lưới gồm 08 trung tâm tài nguyên di truyền để bảo tồn nguồn quỹ gen quốc gia về các loại giống cây trồng và cây thức ăn gia súc. Trong khoảng 15 năm đầu tiên, các trung tâm này hầu như làm việc tương đối đốc lập, ít có sự phối hợp. Mãi đến năm 1995, chính phủ ban hành các quy định và thành lập các cơ sở kiểm dịch giống cây trồng trong toàn quốc, các trung tâm tài nguyên di truyền tại Úc mới bắt đậu được hệ thống và thành lập hệ thống điều hành chung. Hiện tại, nguồn quỹ gen cây bông tại Úc được đặt tại 02 địa điểm: i) tại Tổ chức khối thịnh vượng chung nghiên cứu khoa học công nghệp (Commonwealth Scientifi c and Industrial Research Organisation - CSIRO Plant Industry) và ii) tại Trung tâm giống ngũ cốc nhiệt đới (Australian Tropical Grains Germplasm Centre – ATGGC) (IPGRI, 2010). Trong đó: - Tại CSIRO: Hầu hết các giống bông lưỡng bội của Úc được khai thác và phát triển tại CSIRO, tuy nhiên hướng nghiên cứu này tạm ngừng từ khoảng năm 2000. Chương trình nghiên cứu giống bông tại CSIRO thực sự bắt đầu từ năm 1972. Theo thời gian, thông qua việc trao đổi vật liệu giữa các nhà chọn tạo giống, hiện tại số mẫu giống tại đây gồm có 542 mẫu bông Luồi (G. hirsutum), 63 mẫu giống bông hải đảo (G.barbadense) và 30 chủng bông dại lưỡng bội. Tập đoàn quỹ gen được bảo quản trong điều kiện nhiệt độ 70C, ẩm độ tương đối 50%. Ngoài ra, mỗi mẫu giống được đưa đi bảo quản 02 mẫu dự trữ (mỗi mẫu 10 gram) tại 02 kho lạnh tại CSIRO và tại một Viện nghiên cứu gần đó. Mỗi lô giống của các nguồn gen được nhân tái tạo lại sau khoảng 10 năm hoặc có thể sớm hơn. Tại CSIRO, cơ sở dữ liệu 3 nguồn gen cũng đã được xây dựng nhưng chỉ sử dụng để trao đổi thông tin nội bộ hoặc trao đổi giống giữa các nhà tạo giống. - Tại ATGGC: Từ năm 1994, ATGGC thường xuyên thực hiện công tác thu thập các mẫu nguồn gen của các loài họ hàng với các giống cây trồng và cây thức ăn gia súc cho vùng nhiệt đới. Đến nay, tại ATGGC có khoảng 1080 mẫu giống bông, trong đó có khoảng 90% số mẫu thuộc loài bông Luồi, số còn lại thuộc các loài bông tứ bội khác và các loài bông lưỡng bội được thu thập tại 22 quốc gia khác. Tất cả các mẫu giống bông tại ATGGC đều được bảo quản trong điều kiện kho lạnh dài hạn, trong đó: ẩm độ hạt được hạ xuống chỉ còn 6% trước khi bảo quản (hạt bông được đặt trong điều kiện nhiệt độ 15oC, ẩm độ tương đối là 15% cho đến khi ẩm độ hạt hạ xuống đến mức yêu cầu). Sau đó, các mẫu giống này được đóng gói trong các túi nhôm và tàng trữ ở điều kiện nhiệt độ -20 oC. Trong điều kiện như vậy, hạt của hầu hết các loại cây trồng đều có thể tàng trữ được khoảng 50 năm. * Tại Braxin: Tập đoàn giống bông được duy trì bởi Tổng công ty nghiên cứu nông nghiệp Braxin (The Brazilian Agricultural Research Corporation) tại Trung tâm quốc gia về tài nguyên di truyền và công nghệ sinh học (National Center for Genetic Resources and Biotechnology - NCGRB). Năm 1974, đây cũng là năm Trung tâm tài nguyên nông nghiệp quốc tế (CGIAR) thành lập Trung tâm tài nguyên di truyền cây trồng quốc tế (IPGRI), tại Braxin đã thành lập NCGRB. Cho đến nay, tại Braxin có nguồn quỹ gen cây bông khá lớn với 4361 mẫu giống, trong đó có 39% số mẫu thuộc loài bông Luồi, 35% số mẫu thuộc bông hải đảo; số còn lại thuộc 26 loài bông lưỡng bội và 03 loài bông tứ bội khác. Hiện tại, Braxin có 05 kho bảo quản dài hạn có khả năng tàng trữ lên đến 250.000 mẫu 4 giống, điều kiện nhiệt độ -20oC, ẩm độ kho bảo quản khoảng 5±2%. Hạt giống được kiểm tra sức sống sau định kỳ khoảng 10 năm 1 lần (phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên hỗn hợp). Khi tỷ lệ nảy mầm [...]... nguồn gen được thực hiện trên cơ sở mạng lưới quỹ gen thống nhất toàn quốc 7.3 Ý nghĩa của việc xây dựng ngân hàng bộ gen cây bông Với việc xây dựng ngân hàng bộ gen cây bông đã góp phần tạo nên sự đa dạng sinh học Ngân hàng gen lưu giữ, duy trì và tái sinh trở lại các mẫu sống của giống cây trồng bản địa, giống địa phương, giống cải tiến, cây hoang dại và họ hàng hoang dại Nguồn gen trong các ngân hàng. .. hệ genome cây bông [2] 5 Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Điều tra, khảo sát, thu thập nguồn gen mới - Nội dung 2: Bảo tồn và lưu giữ nguồn gen + Duy trì các mẫu nguồn gen cây bông + Bảo quản nguồn gen hạt cây bông trong kho lạnh - Nội dung 3: Đánh giá (sơ bộ và chi tiết) nguồn gen +Đánh giá đặc điểm hình thái, nông sinh học và khả năng kháng một số loại sâu bênh hại chính của các mẫu giống cây bông; ... hóa lẫn các chuỗi không mã hóa Khác với ngân hàng cDNA, ngân hàng bộ gen có thể được thiết lập bất kì loại tế bào nào của sinh vật nghiên cứu Ngân hàng này được tạo ra từ một bộ sưu tập DNA tái tổ hợp cả các chuỗi mã hóa lẫn các chuỗi không mã hóa Ngân hàng bộ gen có thể được thiết lập bất kỳ loại tế bào nào của sinh vật nghiên cứu Các bước thiết lập ngân hàng gen: - Tách và làm sạch DNA của sinh vật... trữ trong ngân hàng gen 3 Thời gian và địa điểm - Đánh giá nguồn gen cây bông: tiến hành trong vụ mưa 2012, bắt đầu gieo vào tháng 7, tại Nha Hố – Ninh Thuận; - Đánh giá nguồn gen cây bông cỏ Nghệ An -Duy trì nguồn gen bông trên đồng: tiến hành trong vụ khô 2011 2012, bắt đầu gieo vào tháng 12 năm 2011; - Bảo quản nguồn gen bông tại kho lạnh ngắn hạn của Viện 4 Vật liệu nghiên cứu 11 - Nguồn gen sử dụng... hại chính của các mẫu giống cây bông; + Đánh giá chất lượng xơ của các mẫu giống cây bông; - Nội dung 4: Xây dựng cơ sở dữ liệu cho nguồn gen 6 Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp bảo quản và duy trì nguồn gen hiện có - Bảo quản nguồn gen hạt cho các mẫu giống bông: Các mẫu giống được bảo quản dưới dạng ex-situ nhân hàng gen hạt trong điều kiện kho lạnh ngắn hạn ở nhiệt độ 17-180C, ẩm độ 60-70%, dưới... sử dụng đánh giá và tư liệu hóa: 45 mẫu giống bông thuộc loài bông Luồi (G hirsutum L.); - Nguồn gen duy trì, bảo quản: - Nguồn gen bông: 2179 mẫu giống thuộc ba loài bông trồng trọt là bông Luồi (G hirsutum L), bông hải đảo (G barbaceum L.), bông cỏ (G arboreum L.) và các mẫu thuộc loài bông dại; [1] - Giống bông cỏ Nghệ An kháng bệnh xanh lùn và giống bông cỏ B10 có nguồn gốc từ Ấn Độ - Quần thể F2... các ngân hàng gen đảm bảo củng cố vững chắc nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm và nhu cầu khác cho con người, sản xuất nông nghiệp, nghiên cứu hiện tại và trong tương lai 16 Phần 3 KẾT LUẬN Thông tin thu thập từ ngân hàng bộ gen có thể kết hợp với các bộ sưu tập tiểu bản cây bông, cũng như các giống cây trồng, các vườn thực vật… sẽ tối ưu hóa được giá trị sử dụng của các ngân hang gen Giá trị mang... của bảo tồn ngân hang bộ gen có thể so sánh được với các phương thức bảo tồn khác nếu như chúng được mở rộng trên phạm vi toàn cầu Các mẫu gen có thể được thu thập thập dưới dạng các bộ phận của cây và khi có kế hoạch chia sẻ thì chúng sẽ được tách chiết và trao đổi Việc thiết lập ngân hàng bộ gen cây bông trong hệ thống bảo tồn tài nguyên thực vật Việt Nam do trung tâm Tài nguyên Thực vật quản lí là... Bảo quản nguồn gen hạt trong kho lạnh ngắn hạn Hiện tại, quỹ gen bông đang được lưu giữ tại Viện tổng cộng có 2179 mẫu giống (bao gồm 2051 mẫu giống bông luồi, 59 bông cỏ, 67 bông hải đảo và 2 mẫu giống bông dại); trong đó, 2134 mẫu giống hiện có tính đến tháng 8 năm 2011 và 45 mẫu giống mới nhập sau đó Trong điều kiện kho lạnh ngắn hạn tại Viện, các mẫu giống được bảo quản dưới dạng Ex-situ ngân hàng. .. được chọn để tạo dòng gen thường là cosmid hoặc phage λ cũng được xử lý bởi EcoRI) - Đưa vector tái tổ hợp vào tế bào chủ và tạo dòng, - Xác định đặc tính và biểu hiện của dòng vi khuẩn vừa lập - Tiến hành sàng lọc, nghĩa là phải tách những vector nào có đoạn DNA ưa chuộng, từ đó xây dựng ngân hàng bộ gen *Cơ sở dữ liệu của ngân hàng gen Mục đích của cơ sở dữ liệu là cho phép các mẫu gen được sử dụng nhanh ... bền vững nguồn gen thực sở mạng lưới quỹ gen thống toàn quốc 7.3 Ý nghĩa việc xây dựng ngân hàng gen Với việc xây dựng ngân hàng gen góp phần tạo nên đa dạng sinh học Ngân hàng gen lưu giữ, trì... từ xây dựng ngân hàng gen *Cơ sở liệu ngân hàng gen Mục đích sở liệu cho phép mẫu gen sử dụng nhanh tận dụng tối đa thông tin lưu trữ ngân hàng gen Thời gian địa điểm - Đánh giá nguồn gen bông: ... giá trị sản phẩm xơ [1] Để thực vấn đề nêu cần phải xây dựng ngân hàng gen Chúng ta tìm hiểu tiểu luận nhỏ sau đây: “ Kết xây dựng ngân hàng gen “ Tình hình nghiên cứu 2.1 Tình hình nghiên cứu