1. Đặt vấn đề Nằm ở vùng Đông Nam châu Á với diện tích khoảng 330.541 km2, Việt Nam là một trong 16 nước có tính đa dạng sinh học cao trên thế giới, với khoảng 10% số loài sinh vật, trong khi chỉ chiếm 1% diện tích đất liền của thế giới (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2002Báo cáo quốc gia về các khu bảo tồn và Phát triển kinh tế). Theo đánh giá của Jucovski (1970) Việt Nam cũng là một trong 12 trung tâm nguồn gốc giống cây trồng và cũng là trung tâm thuần hóa vật nuôi nổi tiếng thế giới. Các giống cây trồng ở Việt Nam rất đa dạng và phong phú. Hiện nay đã thống kê được 802 loài cây trồng phổ biến thuộc 79 họ. Tuy nhiên, Việt Nam cũng đang đối mặt với nhiều thách thức, chủ yếu từ các hoạt động kinh tế xã hội của con người và những biến động của sự thay đổi khí hậu của trái đất. Việc gia tăng quá nhanh dân số nước ta, việc khai thác quá mức tài nguồn nguyên sinh vật, nạn du canh du cư, sự ô nhiễm môi trường, sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế sang cơ chế thị trường đã thúc đẩy việc áp dụng quá rộng rãi các giống mới trong sản xuất nông nghiệp … là những mối đe dọa lớn cho những giống loài canh tác truyền thống vốn đã thích nghi lâu đời với điều kiện khí hậu và nông hóa thổ nhưỡng địa phương. Các giống địa phương thường mang nhiều đặc điểm di truyền quý nhưng đang dần bị lãng quên bởi không đáp ứng được nhu cầu thị trường trước mắt. Sự mất đi một loài là mất vĩnh viễn, đồng thời mất luôn cả nguồn tài nguyên di truyền quý giá.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI -*** - PHẠM THỊ THUYẾT NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI HỌC VÀ KIỂU NHÂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG HÀNH, TỎI, KIỆU Ở MIỀN BẮC VÀ MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI -*** - PHẠM THỊ THUYẾT NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI HỌC VÀ KIỂU NHÂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG HÀNH, TỎI, KIỆU Ở MIỀN BẮC VÀ MIỀN TRUNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 60.42.01.21 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Xuân Viết Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập thực đề tài khoa học này, nhận quan tâm, động viên, hướng dẫn, giúp đỡ vô quý báu thầy cô, anh chị bạn Với lòng thành kính biết ơn, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: PGS TS Nguyễn Xuân Viết, người thầy kính mến hết lòng động viên, khích lệ, giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho trong suốt trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, quý thầy cô giáo khoa Sinh học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đặc biệt xin tri ân thầy cô tổ môn Di truyền học tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Giáo dục-Đào tạo tỉnh Nam Định, quan, gia đình, đồng nghiệp, bạn bè quan tâm, động viên, giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu thực đề tài Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Phạm Thị Thuyết MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Kí hiệu mẫu giống hành, tỏi (Allium) thu thập nghiên cứu 26 Bảng Phân loại NST tiến hành theo Levan (1964) [43] 31 Bảng 3: Một số đặc điểm nông sinh học giống thuộc chi Hành (Allium) thu thập 34 Bảng 4: Số lượng nhiễm sắc thể giống Hành .47 Bảng Kích thước cánh dài, cánh ngắn giống hành ta 49 Bảng 6: Chỉ số tâm động phân loại NST giống hành ta .50 Bảng 7: Số lượng NST giống tỏi ta nghiên cứu .54 Bảng 8: Kích thước cánh dài, cánh ngắn, số tâm động , kí hiệu NST giống hành nghiên cứu 59 Bảng 10: Số lượng NST giống Hành tăm (HT005) kiệu (K001) nghiên cứu 64 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Hình thái củ giống hành ta Nam Định 33 Hình 3.2 Cây Hành hoa Nam Định 36 Hình 3.3 Cây Hành sậy Nam Định 37 Hình 3.4 Cây củ hành tím Lý Sơn 38 Hình 3.5 Củ giống tỏi tép trồng Điện Biên 39 Hình 3.6 Cây củ giống Tỏi tép Lý Sơn 39 Hình 3.7 Củ giống tỏi ta trồng Sơn La 40 Hình 3.8 Củ giống tỏi ta Hải Dương 41 Hình 3.9 Củ giống tỏi ta Hà Nội .42 Hình 3.10 Củ giống tỏi ta trồng Thái Bình 42 Hình 3.11 Hình thái (trái) hình thái củ (phải) giống tỏi Nam Định 43 Hình 3.12 Cây củ hành tăm Nghệ An 45 Hình 3.13 Cây củ Kiệu Vĩnh Phúc .46 Hình 3.14 Ảnh nhiễm sắc thể kỳ giống Hành nghiên cứu 48 Hình 3.15 Nhiễm sắc thể đồ giống hành ta 50 Hình 3.16 Sơ đồ nhiễm sắc thể giống hành ta 51 Hình 3.17 Chỉ số tâm động cặp NST kiểu nhân 52 giống Hành lưỡng bội nghiên cứu 52 Hình 3.18 Nhiễm sắc thể kỳ tế bào đỉnh rễ giống tỏi Điện Biên (TT001), tỏi Hải Dương (TT004), tỏi Quảng Ngãi (TT002), tỏi Hà Nội (TT005) 55 Hình 3.19 Nhiễm sắc thể kỳ tế bào đỉnh rễ giống tỏi Sơn La (TT003), tỏi Thái Bình (TT006), tỏi Nam Định (TT007) .56 Hình 3.20 Nhiễm sắc thể đồ giống tỏi nghiên cứu 61 Hình 3.21 Sơ đồ nhiễm sắc thể giống tỏi nghiên cứu 62 Hình 3.22 Biểu đồ số tâm động giống tỏi nghiên cứu 63 Hình 3.23 Bộ NST kì Hành tăm Kiệu 64 Hình 3.24 Nhân đồ giống hành tăm Nghệ An Kiệu Vĩnh Phúc .66 Hình 3.25 Sơ đồ NST giống Hành tăm Nghệ An Kiệu Vĩnh Phúc 67 Hình 3.26 Biểu đồ số tâm động giống hành tăm Nghệ An 67 giống kiệu Vĩnh Phúc 67 PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Nằm vùng Đông Nam châu Á với diện tích khoảng 330.541 km2, Việt Nam 16 nước có tính đa dạng sinh học cao giới, với khoảng 10% số loài sinh vật, chiếm 1% diện tích đất liền giới (Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, 2002-Báo cáo quốc gia khu bảo tồn Phát triển kinh tế) Theo đánh giá Jucovski (1970) Việt Nam 12 trung tâm nguồn gốc giống trồng trung tâm hóa vật nuôi tiếng giới Các giống trồng Việt Nam đa dạng phong phú Hiện thống kê 802 loài trồng phổ biến thuộc 79 họ Tuy nhiên, Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức, chủ yếu từ hoạt động kinh tế xã hội người biến động thay đổi khí hậu trái đất Việc gia tăng nhanh dân số nước ta, việc khai thác mức tài nguồn nguyên sinh vật, nạn du canh du cư, ô nhiễm môi trường, chuyển đổi cấu kinh tế sang chế thị trường thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi giống sản xuất nông nghiệp … mối đe dọa lớn cho giống loài canh tác truyền thống vốn thích nghi lâu đời với điều kiện khí hậu nông hóa thổ nhưỡng địa phương Các giống địa phương thường mang nhiều đặc điểm di truyền quý dần bị lãng quên không đáp ứng nhu cầu thị trường trước mắt Sự loài vĩnh viễn, đồng thời nguồn tài nguyên di truyền quý giá Vì vậy, điều tra, thu thập bảo tồn, xây dựng ngân hàng gen quốc gia cho loài thực vật hữu ích phương diện kinh tế loài họ thiên nhiên, thực nghiên cứu khoa học nhằm cung cấp vật liệu di truyền cho công tác lai tạo giống phục vụ mục tiêu kinh tế, đồng thời bảo tồn cho nguồn gen tự nhiên việc làm cần thiết cấp bách, đặc biệt mà kinh tế nước ta thời kì hội nhập kinh tế khu vực toàn cầu Các nghiên cứu nguồn tài nguyên di truyền hình thái học, tế bào học, di truyền học … giúp có đầy đủ sở khoa học để đánh giá nguồn tài nguyên có từ có kế hoạch khai thác sử dụng nguồn tài nguyên cách hợp lí, lâu dài Trong họ thực vật góp phần quan trọng làm tăng tính đa dạng, phong phú thảm thực vật nhiệt đới cận nhiệt đới không nhắc tới họ hành tỏi (Alliaceae) Cây hành, tỏi, kiệu có chứa hàm lượng định chất prôtêin, chất béo, chất xơ lượng đáng kể canxi, phôtpho, kali, vitamin B, C cần thiết cho thể Đặc biệt thành phần loại rau gia vị có chứa hoạt chất quan trọng có tác dụng chữa bệnh, kháng khuẩn So với trồng lúa trồng hành, tỏi hay kiệu cho lợi nhuận cao gấp 3-4 lần Vì vậy, nhiều vùng hành, tỏi, kiệu trở thành trồng chủ lực cấu trồng tỉnh Hải Dương, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Thái Bình, Quảng Ngãi Ninh Thuận… với tổng diện tích 10.000 Mặc dù giống trồng nước ta có xuất xứ từ nước song trình chọn lọc hình thành nên nguồn gen địa có giá trị sử dụng cao Tuy nhiên, suất bình quân trồng nước ta thấp (trung bình 6-10 tấn/ha) so với tiềm có điều kiện đất đai khí hậu Nghiên cứu đa dạng hình thái học nhiễm sắc thể giống hành, tỏi, kiệu địa phương, đặc biệt với giống địa phương quý hiếm, nhằm cung cấp sở liệu hình thái di truyền tế bào làm sở để đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen phục vụ công tác bảo tồn chọn tạo giống cần thiết Xuất phát từ ý nghĩa lí luận thực tiễn tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm hình thái học kiểu nhân số giống hành, tỏi, kiệu địa phương miền Bắc miền Trung Việt Nam” Mục đích nghiên cứu đề tài Đề tài tiến hành nhằm mục đích: Thu thập thông tin khoa học đặc điểm hình thái, đặc điểm nông sinh học, kiểu nhân đa dạng di truyền tế bào số giống hành tỏi, kiệu địa phương miền Bắc miền Trung nước ta, từ cung cấp sở liệu phục vụ công tác bảo tồn khai thác có hiệu nguồn gen cho chọn tạo giống góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy Di truyền học nhà trường Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 3.1- Thu thập giống hành, tỏi, kiệu có giá trị kinh tế từ số địa phương tỉnh miền Bắc, miền Trung nước ta 3.2- Điều tra tính đa dạng đặc điểm hình thái, đặc điểm nông sinh học giống hành, tỏi, kiệu thu thập 3.3- Phân tích nhiễm sắc thể (NST), xác định công thức kiểu nhân phát đa dạng di truyền NST giống hành, tỏi, kiệu 3.4- Đề xuất danh mục giống hành, tỏi, kiệu sử dụng làm vật liệu tốt cho thực hành quan sát NST trường đại học, cao đẳng Trung học phổ thông (THPT) Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài cung cấp thông tin đặc điểm hình hái, nông học đặc điểm di truyền tế bào số giống hành, tỏi, kiệu có giá trị kinh tế phục vụ công tác quản lý, bảo tồn chọn tạo giống Góp phần vào nghiệp đổi toàn diện giáo dục THPT thông qua dẫn nguồn vật liệu có chất lượng phục vụ thực hành di truyền học nhà trường Hình 3.22 Biểu đồ số tâm động giống tỏi nghiên cứu Từ đặc điểm kiểu nhân giống tỏi nghiên cứu (hình 3.22), đưa số nhận xét sau: - Tất giống tỏi phân tích loài Tỏi ta có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 2x = 16 Số lượng nhiễm sắc thể tương đối Các nhiễm sắc thể có kích thước lớn, dễ phân biệt nên dễ dàng xác định số lượng hình thái NST nhân tế bào đỉnh rễ giống việc sử dụng kính hiển vi quang học thông thường - Đa dạng kiểu nhân phát thấy giống Sự đa dạng hình thái NST nhân phát cao giống tỏi Thái Bình (với 01 cặp NST tâm lệch mút, 03 cặp NST tâm lệch 04 cặp NST có tâm giữa) Trong kiểu nhân giống tỏi ta Thái Bình cặp NST dài có hình thái NST tâm lệch mút dễ dàng nhận dạng so với giống tỏi khác đặc điểm (hình 3.18, 3.19, 3.20) - Các giống tỏi tép (Tỏi tép Điện Biên tỏi tép Lý Sơn) có sai khác hình thái NST kiểu nhân cặp NST số 4, hình thái đặc biệt NST cặp số 63 - Ngoại trừ giống tỏi Thái Bình, NST kiểu nhân giống tỏi lại có hình thái tương đối giống thuộc nhóm NST có tâm (r < 1,7) Không quan sát thấy NST kèm NST giống tỏi nghiên cứu - Giống tỏi tép Điện Biên phát có kích thước trung bình NST lớn số lượng rễ mọc không nhiều; giống tỏi Thái Bình có kích thước NST thuộc nhóm trung bình, khả mọc rễ tốt, hình thái NST kiểu nhân đa dạng nên sử dụng tỏi ta Thái Bình phòng thí nghiệm thực hành trường THPT hay trường Đại học để làm tiêu NST quan sát dạng hình thái NST dễ dàng đạt mục đích III.2.3 Đặc điểm di truyền tế bào nhiễm sắc thể Hành tăm Nghệ An Kiệu Vĩnh Phúc III.2.3.1 Số lượng nhiễm sắc thể Hành tăm Nghệ An Kiệu Vĩnh Phúc: Kết quan sát số lượng NST tế bào đỉnh rễ hành tăm kiệu phân chia kỳ thể bảng 10 hình 3.23 Bảng 10: Số lượng NST giống Hành tăm (HT005) kiệu (K001) nghiên cứu Giống HT005 K001 Tổng số tế bào 50 50 Số tế bào có 2n >32 (6%) (4%) Số tế bào có 2n =32 41(82%) 44 (88%) Số tế bào có 2n [...]... thức kiểu nhân là 28m + 4Sm [36] Tuy nhiên chưa có số liệu chi tiết được báo cáo ở nước ta Kiểu nhân của Kiệu (Allium chinense) đã được báo cáo trong các nghiên cứu trên thế giới là dạng đa bội 2n = 4x = 32 với công thức kiểu nhân là 28m + 2Sm+ 2St [36] Ở Việt Nam chưa có báo cáo nào về kiểu nhân của Kiệu 25 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu. .. dù hành, tỏi là loại cây gia vị khá quan trọng, nhưng việc nghiên cứu về hành mới chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu hình thái, phân loại các giống cũng như kĩ thuật chăm sóc, lai tạo giống trên đồng ruộng Các nghiên cứu về NST ở hành còn ít và chủ yếu báo cáo kiểu nhân ở một số loài trong chi hành ở nước ta (Ngô Trực Nhã, 2001 [14]; Nguyễn Thị Phượng, 2006) Ngô Trực Nhã (2001) báo cáo về số lượng NST của. .. cứu kiểu nhân (Karyotype) của các giống hành, tỏi, kiệu trên thế giới và trong nước: I.2.3.1 Tình hình nghiên cứu kiểu nhân Allium trên thế giới: Các phân tích di truyền mức độ tế bào của các loài trong chi Allium đã được tiến hành trong nhiều thập kỉ qua Các nghiên cứu về Karyotype của một số loài và các giống Allium cho thấy x=8 là số nhiễm sắc thể cơ bản Các giống trong cùng một loài không thay đổi... được Đối với mỗi giống tiến hành mô tả hình thái khi cây đang sinh trưởng, khi cây ra hoa, trước khi thu hoạch và cả sau khi thu hoạch Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu ngắn, việc thu thập mẫu giống khó khăn nên chúng tôi chỉ tập trung vào một số đặc điểm sau: Hình dạng, màu sắc, kích thước của thân, lá, củ Riêng đối với tỏi có thêm số tép của củ - Hình dạng củ: Hình dạng củ được mô tả ở các mức độ: củ... tạo nên hạch nhân ở kỳ cuối vì ADN ở đây chứa gen tổng hợp nên rARN [9] I.1.1.4 Hình thái và số lượng nhiễm sắc thể: I.1.1.4.1 Hình thái nhiễm sắc thể: Nhiễm sắc thể của tế bào nhân thực quan sát thấy ở kỳ giữa của giai đoạn phân chia dưới kính hiển vi quang học, thường có dạng hình que, hình 8 chữ V hoặc hình hạt; kích thước vào khoảng 0,2-0,3µm đường kính và dài 0,2-50µm Về kích thước của nhiễm sắc... cao) và ung thư Nghiên cứu động vật và một số nghiên cứu ban đầu ở người, đã cho thấy củ tỏi có lợi ích về bệnh tim mạch - Một nghiên cứu ở Czech tìm thấy bổ sung tỏi làm giảm sự tích tụ của cholesterol trên thành mạch máu của động vật Một nghiên cứu khác đã có kết quả tương tự, với tỏi bổ sung làm giảm đáng kể mảng bám cholesterol trên thành động mạch chủ thỏ khi cho ăn thức ăn có cholesterol - Một nghiên. .. Cui và các cộng sự (2008) qua nghiên cứu cho thấy ngoài dạng 2n =16, ở Allium còn có các dạng 2n=24, 28, 32… [27] Kết quả này cũng phù hợp với báo cáo về số lượng nhiễm sắc thể trong nghiên cứu của Mukherjee và Roy (2012) [47] Họ cũng cho rằng những khác biệt về nhiễm sắc thể có liên quan đến sự khác biệt về đặc điểm hình thái của các giống Allium trong loài Koul và Gohil (1970) đã nghiên cứu và cho... chủ yếu về các đặc điểm nông sinh học và vai trò, tác dụng của các giống được trồng ở các địa phương II.2.2 Phương pháp mô tả hình thái và phân loại Việc mô tả hình thái và phân loại được thực hiện theo hướng dẫn của Viện Tài nguyên Di truyền thực vật Quốc tế (International Plant Genetic Resourees Institute-IPGRI) 26 Mô tả hình thái thực vật học các giống được tiến hành trên các mẫu giống thu thập... kỳ tế bào Ở gian kỳ các sợi nhiễm sắc ở trạng thái mở xoắn ở nhiều mức độ khác nhau và tồn tại thành dạng chất nhiễm sắc Ở kỳ đầu của mitos, các sợi nhiễm sắc trở nên xoắn hơn, do đó bị đông đặc và co ngắn lại, đến kì giữa thấy rõ nhất và ở trạng thái xoắn tối đa (so với đầu kỳ đầu độ co ngắn gấp 2,5 lần) và đến kỳ cuối sẽ được giãn xoắn để bước vào kỳ trung gian - kỳ tế bào con ở trạng thái các sợi... số lượng NST của A ascalonicum L là 2n = 2x = 16 đồng thời đưa ra công thức kiểu nhân là K (n = x) = 8 = 6m + 1Sm + 1St và kích thước trung bình (µm) của NST là 5.352 ± 1.801 [66] Kiểu nhân của A ascalonicum L cũng được Tashiro và cộng sự (Nhật Bản) báo cáo năm 1982 [65] Gần đây nhất vào năm 2013, Toijam và cộng sự đã có những báo cáo về số lượng và kích thước nhiễm sắc thể của Allium Theo nghiên cứu ... 1999; Vanzela cộng sự, 2000 [62]; Shan cộng sự, 2003 [55]) 23 Theo báo cáo công trình nghiên cứu nhiễm sắc thể Allium tác giả Levan, Sharma Aiyangar, 1961[57]; Koul Gohil, 1970 [41]; Kovicka Levan,... hoạt chất ngăn chặn phát triển nhiều loại khối u ung thư Theo nhà khoa học trường Đại học Pensylvania khả ngăn chặn khối u ung thư tỏi liên quan đến hợp chất S-allyl cysteine, diallyl disulfide... Kí hiệu mẫu giống hành, tỏi (Allium) thu thập nghiên cứu 26 Bảng Phân loại NST tiến hành theo Levan (1964) [43] 31 Bảng 3: Một số đặc điểm nông sinh học giống thuộc chi Hành (Allium) thu thập