Khái niệm Wilkes 1984 đưa ra ba mức đe dọa đến nguồn tài nguyên và đa dạng nguồn tài nguyên di truyền thực vật như sau: - Xói mòn di truyền Genetic erosion: kỹ thuật cải tiến giống cây
Trang 1Chương 2
NGUỒN GEN THỰC VẬT
1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM
1.1 Khái niệm nguồn gen thực vật
Nguồn gen thực vật là tập hợp toàn bộ các gen có trong hệ thực vật, nó có thể được sử dụng làm vật liệu cho việc cải tiến, chọn tạo các giống cây trồng mới Nguồn gen thực vật bao gồm: các loài hoang dại, họ hàng hoang dại, giống bản địa, giống địa phương, giống cải tiến và giống nhập nội
1.2 Đa dạng sinh học
Đa dạng sinh học (Biodiversity), theo Công ước
Đa dạng sinh học năm 1992, “Đa dạng sinh học
là sự phong phú của mọi cơ thể sống có trong
các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước ở biển và
mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên Đa dạng
sinh học bao gồm sự đa dạng trong loài (đa
dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen), giữa
các loài (đa dạng loài) và các hệ sinh thái (đa
dạng sinh thái)”
1.3 Đa dạng di truyền (Genetic diversity)
• “Đa dạng di truyền là sự phong phú những biến dị trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong loài hoặc giữa các loài; những biến dị di truyền bên trong hoặc giữa các quần thể” (Công ước đa dạng sinh học,1992)
• “Đa dạng di truyền là nhiều gen trong một loài, mỗi loài có các cá thể là tổ hợp gen đặc thù của chúng, điều này có nghĩa là loài có các quần thể khác nhau, mỗi quần thể có tổ hợp di truyền khác nhau” (Wanda W Collins và cs.,
1999; Mohd Said Saad và V Ramanatha Rao, 2001)
1.4 Đa dạng loài
Đa dạng loài là sự phong phú các loài được tìm
thấy trong các hệ sinh thái tại một vùng lãnh thổ
xác định thông qua điều tra, kiểm kê
Đa dạng loài thể hiện bằng số lượng loài khác
nhau sinh sống trong một khu vực nhất định
(rừng mưa, rừng ngập mặn, rừng nhiệt đới)
Hiện nay trên thế giới, đa dạng loài thể hiện rõ
nhất ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là ở hai khu vực
Đông Nam Á và khu vực sông Amazôn Theo
Walters và Hamilton (1993), ở vùng nhiệt đới có
hơn 90.000 loài đã được xác định, trong khi đó
ở vùng ôn đới Bắc Mỹ và Âu - Á chỉ xác định
được 50.000 loài
1.5 Đa dạng hệ sinh thái
Hệ sinh thái (ecosystems) là tập hợp của quần xã sinh vật (bao gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ) với môi trường vật lí xung quanh nơi
mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương tác với nhau và với môi trường
để tạo nên chu trình vật chất và sự biến đổi năng lượng
Trang 21.6 Xác định mức độ đa dạng
S = n + ((n - 1)/n) k
Trong đó: S = sự phong phú của loài (species richness);
n = tổng số loài có mặt trong quần thể mẫu;
k = số loài duy nhất tìm thấy trong một mẫu
Hoặc:
S = E + k(n-1)/n
Trong đó: E = tổng số loài trong mỗi mẫu;
k = số loài hiếm/duy nhất;
n = số mẫu quan sát
Shannon - Weiner hay chỉ số thông tin theo công thức:
H’ = -[ ∑(pi)(ln pi)]
Trong đó: H’ là số lượng đa dạng trong một hệ sinh thái
pi là sự có mặt của mỗi loài so với tổng số loài (có giá trị từ 0 - 1)
ln: log tự nhiên pi
Ví dụ:
Một lô mẫu nguồn gen có 5 loài (sp1, sp2, sp3,
sp4 và sp5), với tổng số quan sát trong lô mẫu
160 cá thể
Trong đó: loài 1 (sp1) = 26 cá thể,
loài 2 (sp2) = 32 cá thể,
loài 3 (sp3) = 45 cá thể,
loài 4 (sp4) = 18 cá thể,
loài 5 (sp5) = 39 cá thể
Tính chỉ số đa dạng theo Shannon-Weiner
Kết quả: Tính giá trị H’ của một số loài Loài (sp) sp1 sp2 sp3 sp4 sp5 Tổng (∑)
Số cá thể (n) 26 32 45 18 39 160 Giá trị pi (n/N) 0,16 0,20 0,28 0,11 0,24 - lnpi -1,82 -1,61 -1,27 -2,18 -1,41 - (pi) x (lnpi) -0,30 -0,32 -0,36 -0,25 -0,34 -1,57(-H’)
Kết quả cuối cùng H’ = -[ ∑(pi)(lnpi)] = -[1,57] = 1,57
Khi tính được giá trị của nhiều lô mẫu, lô mẫu nào
có giá trị H’ cao sẽ đa dạng hơn
• Ý nghĩa:
– Nghiên cứu nguồn gen thực vật để tìm ra các quy
luật phát sinh phát triển, hình thành, tiến hóa và di
thực của vật liệu nhằm hiểu được bản chất bên
trong của chúng để sử dụng hợp lý và có hiệu quả
– Từ những vật liệu đã thu thập được, nhà chọn
giống phải biết làm phong phú thêm nguồn vật liệu
bằng các phương pháp hiện đại để tạo gen mới, tổ
hợp mới, dạng mới và giống mới
– Thu thập nguồn gen ngày càng trở nên cấp thiết do
nguy cơ xói mòn gen (xói mòn di truyền) do chọn
lọc tự nhiên hay chọn lọc nhân tạo nhằm bảo tồn
các loài quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng
2 CÁC HỌC THUYẾT VỀ NGUỒN GEN THỰC VẬT
2.1 Kiểu sinh thái
• Mỗi loài sinh vật có khả năng chịu đựng khác nhau trước các điều kiện sinh thái (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…)
Những loài có khả năng chịu đựng rộng với sự biến động của các yếu tố sinh thái (giới hạn sinh thái rộng) sẽ
có sự phân bố rộng rãi, sống và phát triển trong nhiều vùng sinh thái khác nhau
• Theo N.I Vavilov thì do sự phát tán của các cá thể trong cùng một loài đến sống ở nhiều vùng, địa phương khác nhau, trong quá trình sống, phát triển và thích nghi lâu dài của loài trong các vùng sinh thái khác nhau đó sẽ hình thành các kiểu gen qui định các đặc điểm hình thái đặc trưng cho từng vùng và được gọi là các kiểu sinh
Trang 3Hình 2.1 Loại hình sinh thái lúa (Nguồn Fischer và cs., 2003)
2.2 Biến dị, di truyền và chọn lọc tự nhiên
Darwin là người đầu tiên dùng khái niệm biến dị để chỉ những đặc điểm sai khác của các cá thể cùng loài phát sinh trong quá trình sinh sản; Tác động trực tiếp của ngoại cảnh hay tập quán hoạt động của động vật chỉ gây ra những biến đổi đồng loạt theo một hướng xác định, ít có ý nghĩa đối với chọn giống và tiến hoá; Biến dị, di truyền và chọn lọc tự nhiên là động lực tiến hóa của muôn loài
Đã hình thành nên đa dạng loài, đa dạng di truyền
và đa dạng sinh học ngày nay
2.3 Học thuyết về dãy biến dị tương đồng của
thực vật (N.I.Vavilop):
Các loại hình thực vật gần nhau như cùng họ,
cùng chi, cùng loài có hàng loạt các biến dị di
truyền giống nhau
– L1 (a + b + c + d + e + f + g + h + i + )
– L2 (a + b + c + d + e + f + g + h + i + )
– L3 (a + b + c + d + e + f + g + h + i + )
Trong đó: L1, L2, L3 là các loại hình thực vật có quan hệ
họ hàng gần nhau; các biến dị xuất hiện a, b, c, d,… đã
có ở loại hình này thì cũng có ở loại hình khác
2.4 Trung tâm phát sinh cây trồng
Năm 1926, N I Vavilov dựa trên việc phân tích
mô hình biến dị đã đề xuất học thuyết về nguồn gốc phát sinh cây trồng (Origin of Cultivated Plants), ông cho rằng trên thế giới
có 8 trung tâm phát sinh cây trồng chính và chúng hoàn toàn độc lập với nhau
Hình 2.2 Trung tâm phát sinh cây trồng theo N.I.Vavilov
(Nguồn: Jack R Harlan 1992)
1 TT Trung Quốc
n
2 TT Ấn Độ 2A TT Indo-Malaysia
3 TT Trung Á
4 TT Cận Đông
5 TT Địa Trung Hải
6 TT Abixini (Ethiopia)
7 TT Nam Mêhicô và Trung Mỹ
8 TT Nam Mỹ 8A TT Chilê 8B TT Braxin-Paraguay
Lúa miến, đậu tương, tre trúc, hoa cúc, mơ, cải, đào, cam quýt, chè
Lúa nước, cà, dưa chuột, xoài, mía Chuối, mít, dừa, mía
Lúa mì, lanh, đậu, bông, hạnh nhân
Lúa mì, đại mạch, mì đen, lanh
Lúa mì, đậu lupin, cỏ ba lá, lanh, ôliu, cần tây
Lúa mì cứng, cao lương, cà phê, hành tây
Ngô, đậu Lima, khoai lang, bí ngô, bông, đu đủ
Khoai tây, khoai lang, bông, sắn, đậu, cà chua
Khoai tây
Ca cao, sắn, lạc, dừa, cao su
Trung tâm khởi nguyên của cây trồng (Vavilop, 1920)
Trung tâm (TT) khởi nguyên Các loài cây trồng quan trọng
Trang 43 Các trung tâm tài nguyên di truyền thực vật
3.1 Mạng lưới toàn cầu và quốc tế
- Viện NC lúa quốc tế (IRRI), Philippine
- TT Cải tiến ngô và lúa mì quốc tế (CIMMYT), Mêhicô
- Viện Nông nghiệp nhiệt đới (IITA), Nigeria
- TT Nông nghiệp quốc tế (CIAT), Colombia
- TT NC và huấn luyện NN nhiệt đới (CATIE), Costa Rica
- Ngân hàng khoai tây Đức – Hà Lan, Braunschweig, Đức
- Viện NC cây trồng quốc tế cho vùng nhiệt đới bán khô hạn
(ICRISAT), Ấn Độ
- TT khoai tây quốc tế (CIP), Peru
- TT Nghiên cứu NN quốc tế vùng khô hạn (ICARDA), Syria
- TT Nghiên cứu và Phát triển rau châu Á (AVRDC), Đài Loan
3.2 Mạng lưới tại Việt Nam
- Viện Di truyền thực vật – Hà Nội
- Viện Cây lương thực – thực phẩm – Hải Dương
- Viện Nghiên cứu Bông – Nha Hố
- Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp
- Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
-
4 XÓI MÒN NGUỒN GEN THỰC VẬT
4.1 Khái niệm
Wilkes (1984) đưa ra ba mức đe dọa đến nguồn
tài nguyên và đa dạng nguồn tài nguyên di
truyền thực vật như sau:
- Xói mòn di truyền (Genetic erosion): kỹ thuật cải
tiến giống cây trồng phát triển đã loại trừ những
giống cơ bản hay nguồn gen gốc tạo ra giống
cây trồng cải tiến đó Một số lượng nhỏ các
giống cải tiến năng suất cao đã thay thế các đa
dạng di truyền hàng nghìn năm tạo nên
- Nguồn di truyền dễ tổn thương (Genetic vulnerability): là sự
rủi ro của nền nông nghiệp đầu tư cao với cây lương thực thương mại ở những nước phát triển
Xói mòn di truyền là sự giảm dần của đa dạng di truyền thực vật Tổn thương di truyền là sự mỏng manh của nền tảng di truyền hẹp, canh tác đơn độc trên một phạm vi rộng lớn (sự đồng nhất của hàng triệu cây) bao trùm hàng nghìn ha và sự rủi ro là rất lớn khi gặp bất thuận hay dịch hại
VD: Bệnh rỉ sắt thân của lúa mì năm 1954, bệnh đốm lá nhỏ ở ngô năm 1970 và nạn đói do mất mùa khoai tây ở Ai Len năm 1840 là những ví dụ cho tính dễ tổn thương di truyền
- Sự tuyệt chủng (Genetic wipeout): Sự đe
dọa thứ ba đến nguồn tài nguyên di truyền
thực vật là sự biến mất của các loài tiềm
năng cấu tạo nên nguồn tài nguyên di
truyền làm phá vỡ quần xã và ổn định của
nguồn tài nguyên di truyền có thể dẫn đến
biến mất một số đa dạng di truyền mong
muốn
4.2 Nguyên nhân xói mòn nguồn gen thực vật
- Giống địa phương được thay thế bằng các giống cải tiến, tỉ lệ và tốc độ thay thế phụ thuộc vào loài cây trồng, vùng và môi trường
Cây lương thực lúa và lúa mỳ bị thay thế nhanh nhất, đây là những nguyên nhân xói mòn di truyền rất lớn (Day Rubenstein và cs., 2005)
Ước tính chỉ còn 15% diện tích lúa địa phương trồng trong điều kiện có tưới, lúa mỳ địa phương chỉ còn 23%
Trang 5- Những nguyên nhân khác là thay đổi hệ
thống sản xuất nông nghiệp như chăn thả
quá mức, thu hoạch cường độ cao, phá
rừng và phát nương làm rẫy, xuất hiện các
sâu bệnh mới, chính sách và hiệp ước
quốc tế (FAO, 1996)
• Hai nguyên nhân cơ bản dẫn đến các nguyên nhân xói mòn nguồn gen là
– (i) sự tăng dân số, đặc biệt ở các nước đang phát triển gây áp lực lên nguồn tài nguyên;
– (ii) tăng truyền thông, du lịch và thương mại toàn cầu Những nguyên nhân cơ bản này dẫn đến mất đa dạng về văn hóa và giảm đa dạng sinh học (Sutherland, 2003; Maffi,
2001, 2005)
hạ C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Nguyên nhân
Hình 2.3 Những nguyên nhân chính gây xói mòn di truyền
(Nguồn Stanislav Magnitskiy, 2000)
4.3 Hậu quả của xói mòn nguồn gen
• Xói mòn văn hóa, tập quán và kiến thức bản địa;
• Sản xuất nông nghiệp kém ổn định, do các giống cải tiến, giống lai khá đồng nhất về di truyền;
• Những vùng có điều kiện khó khăn giảm đa dạng giống địa phương là nguyên nhân giống địa phương hiện có cũng dần bị xói mòn;
• Xói mòn nguồn tài nguyên đất;
• Xói mòn nguồn tài nguyên nước;
• Thảm họa và thiên tai;
• Phát sinh dịch bệnh
5 Thu thập nguồn gen
5.1 Nhiệm vụ thu thập nguồn gen thực vật
• Theo Frankel và Hawkes (1975), lựa chọn ưu
tiên thu thập những nguồn gen đang bị đe dọa
tuyệt chủng, những nguồn gen quý, đặc hữu
của mỗi vùng, mỗi quốc gia Thu thập thông tin
về tình trạng của nguồn gen và vật liệu trồng trọt
trên thực tế và đồng ruộng, mức độ xói mòn di
truyền và mức độ bị đe dọa tuyệt chủng của
chúng trong vùng và địa phương, trên cơ sở đó
xác định ưu tiên thu thập và bảo tồn
• Frankel và Soulé (1981); Hawkes (1983) xem xét biến dị hiện có trong quần thể và các loại khác nhau của nguồn tài nguyên di truyền đã phân loại thu thập nguồn gen như sau:
- Các giống nguyên thủy của các loài cây bản địa, giống địa phương
- Loài hoang dại thân thuộc mà loài cây trồng đã tiến hóa từ loài này
- Loài hoang dại con người đang sử dụng
- Loài hoang dại có tiềm năng sử dụng
- Các giống cũ hoặc giống tiến bộ mới
Trang 6• Nguyên tắc thu thập:
– Thu thập thường xuyên
– Có cán bộ chuyên môn phụ trách
– Thu thập từ gần đến xa
– Tập trung thu thập tại các trung tâm phát sinh
cây trồng
– Thu thập càng rộng càng tốt
5.2 Phương pháp thu thập
Phương pháp thu thập phân thành hai hình thức truyền thống và hiện đại Hai hình thức có những điểm chung, vì thu thập hiện đại là một hoạt động nằm trong thu thập truyền thống
Thu thập hiện đại thu thập cả những nguồn gen cần sử dụng hiện tại hoặc chưa sử dụng nhưng
sẽ sử dụng trong tương lai
Thu thập truyền thống chỉ thu thập nguồn gen phục vụ cho nhu cầu hiện tại
a) Các bước thực hiện thu thập nguồn gen thực
vật
- Thành lập nhóm cán bộ thu thập nguồn gen
Nhóm chuyên gia thu thập là thành lập nhóm liên
ngành, có chuyên môn sâu một số lĩnh vực khác
nhau về thực vật học, di truyền, chọn giống,
nông học, sinh thái học, xã hội học, những
người hiểu biết về dân tộc học, kiến thức bản
địa Nhóm cần một kỹ thuật viên thành thạo sử
dụng trang thiết bị phân tích, đo lường và thiết bị
bảo quản mẫu nguồn gen sau thu thập
- Chuẩn bị điều kiện thu thập
• Công tác chuẩn bị thu thập bao gồm chuẩn bị chương trình, đề án với mục tiêu rõ ràng, chuẩn bị cơ sở vật chất
và tài chính Xây dựng phiếu thu thập thông tin (Passport data), mẫu phiếu căn cứ vào mẫu phiếu của IPGRI hoặc Trung tâm Tài nguyên Thực vật của Việt Nam Như vậy, thông tin thu thập có thể chia sẻ và tham gia vào cơ sở dữ liệu quốc gia và quốc tế
• Xây dựng kế hoạch chi tiết của đợt thu thập bao gồm kế hoạch thời gian, kế hoạch nhân lực và kế hoạch hoạt động của quá trình thu thập Kế hoạch cần thiết thống nhất với địa phương và người dân để phối hợp hoạt động
- Thực hiện thu thập
• Bước này gồm hai giai đoạn là thu thập thông tin
thứ cấp và thu thập tại hiện trường Thu thập
thông tin thứ cấp có ý nghĩa quan trọng để nắm
được những thông tin ban đầu, nhưng nguồn
gen đã được cơ quan khác thu thập tránh trùng
lặp gây tốn kém, lãng phí Thông tin thứ cấp có
thể thu thập tại các cơ quan nghiên cứu, các cơ
quan quản lý trung ương, địa phương (tỉnh,
huyện và xã)
• Thu thập tại hiện trường thực hiện theo các phương pháp chuẩn và đặc thù cho mỗi loại nguồn gen, đảm bảo thu đầy đủ, chính xác nguồn gen cần thu thập cho mục tiêu của chương trình thu thập Phương pháp thu thập với mỗi loại nguồn gen cần được thảo luận thống nhất như nguồn gen hoang dại và họ hàng hoang dại, nguồn gen cây lấy hạt, nguồn gen cây có củ, nguồn gen thu thập bộ phận sinh dưỡng
Trang 7- Kết thúc thu thập
• Sau khi thu thập tiến hành điều chỉnh và hoàn chỉnh
thông tin để vào cơ sở dự liệu ban đầu, đánh số đeo thẻ
Mẫu nguồn gen thu thập được xử lý tránh hư hỏng và
nhiễm bệnh như làm khô, xử lý thuốc bảo vệ thực vật,
đóng gói tiêu chuẩn phù hợp với mỗi loại nguồn gen
- Xây dựng cơ sở dữ liệu và bảo tồn
• Cơ sở dữ liệu rất quan trọng trong bảo tồn và chia sẻ
thông tin bảo tồn, sử dụng nguồn gen trong nước và
quốc tế Ngày nay có những cơ sở dữ liệu chung cho
quốc gia và quốc tế, sau khi thu thập có thể vào thông
tin trực tiếp bảo tồn lưu giữ và chia sẻ thông tin
b) Hình thức tổ chức thu thập nguồn gen
- Tổ chức đoàn cán bộ chuyên môn đi thu thập
Ưu điểm: chính xác, đầy đủ, không bỏ sót
nguồn gen
Nhược điểm: rất tốn kém (tiền của, thời gian, công sức)
- Hợp tác trao đổi nguồn gen giữa các quốc
gia hay các trung tâm quỹ gen
Ưu điểm: Đỡ tốn kém hơn, có thể thu được nguồn
gen phong phú
Nhược điểm: gây xói mòn nguồn gen địa phương
và phức tạp trong công tác kiểm dịch
- Hợp đồng giữa các cơ quan nhà nước, giữa các địa phương để thu thập
Ưu điểm: thuận lợi, tốn kém ít hơn, triệt để và có
thể làm thường xuyên được
Nhược điểm: không có các nhà chuyên môn sâu
nên có thể bỏ sót nguồn gen
- Tham gia mạng lưới thu thập đánh giá
nguồn gen quốc tế
Ưu điểm:rất thuận lợi
• Lưu ý khi thu thập:
- Ghi rõ tên giống, tên loài, tên địa phương,
tên la tinh
- Ghi rõ đặc tính nông sinh học, năng suất,
điều kiện sinh thái nơi thu thập
- Ghi rõ chức vụ, chuyên môn của người
thu thập, nơi thu thập
- Tuân theo quy định kiểm dịch
c) Phương pháp lấy mẫu
• Chiến lược lấy mẫu phụ thuộc vào loài cây trồng
là cây tự thụ phấn, giao phấn hay sinh sản vô tính và khả năng trao đổi gen giữa các quần thể, cũng như mục đích thu thập đa dạng di truyền tại khu vực Các nguyên lý chọn điểm và số lượng mẫu liên quan đến đa dạng di truyền đã được Marshall và Brown (1975), Hawkes (1980), Chang (1985) nêu ra và thảo luận, nhưng sử dụng phương pháp tùy thuộc rất lớn vào phương pháp tiếp cận
Trang 8• Để lấy mẫu thu thập tự nhiên chung và ngẫu
nhiên theo khoảng thời gian xác định trước là
thỏa mãn cho sự chính xác của lấy mẫu
Khoảng thời gian có thể rộng nếu điều kiện sinh
thái và thổ nhưỡng, môi trường đồng nhất Hoặc
những điểm nhỏ, cân đối trong một vùng có thay
đổi nhanh theo độ cao và địa hình, loại đất, kỹ
thuật canh tác hay môi trường sinh thái đa dạng
có thể quan sát nhận biết thay đổi rõ ràng Theo
Chang (1985) cũng nên thu thập chúng ở những
nơi thích hợp, tại những nơi giao thoa thổ
nhưỡng-sinh thái và môi trường sống tự nhiên
Cách lấy mẫu
• Phương pháp lấy mẫu hỗn hợp tại một điểm bằng thu hoạch ngẫu nhiên các bông, quả cùng một số lượng trên một cây nhưng ở vài điểm trên cây đó
• Đường đi lấy mẫu trên ruộng: cán bộ thu thập đi ngang qua điểm hoặc ruộng 2 lần theo hình chéo hoặc zigzag và tránh lấy mẫu quanh đường biên
• Phương pháp lấy mẫu theo kẻ ô sẽ có đại diện tối đa của một quần thể nếu điểm lớn và có điều kiện thổ nhưỡng - sinh thái khác biệt
Tần suất lấy mẫu (số mẫu trên một điểm) và
cỡ mẫu sẽ khống chế bằng mức đa dạng di
truyền và dòng gen trong một nhóm (vật
liệu cây trồng hoặc hình thức hoang dại) và
sinh thái nông nghiệp của điểm thu thập
Cán bộ thu thập nên sử dụng phương pháp
tiếp cận thực tế, quan sát tại chỗ để đưa ra
kỹ thuật lấy mẫu phù hợp nhất
Bảng 2.1 Loại quần thể, điểm và số mẫu thu thập (Chang, 1985)
Kiểu quần thể Điểm/ngà
y
Số cây (bông)/điểm
+ Không cải tiến 10 - 20 30 - 50
Nơi thu thập theo Hawkes (1980) có bốn địa
điểm thu thập nguồn gen ở một khu vực
thu thập nguồn gen là: ruộng nông dân;
bếp và vườn hộ; chợ; khu vực đền, chùa,
nhà thờ…; khu vực hoang dại tự nhiên
d) Phương pháp thu thập đặc thù với các loại nguồn gen
- Thu thập nguồn gen cây lấy hạt
• Lấy mẫu được thực hiện theo kiểu ngẫu nhiên hay lấy mẫu không lựa chọn
• Thu thập cây theo một khoảng cách nhất định dọc theo mặt cắt ngang cho đến khi không ít hơn 50 cây nhưng không nhiều hơn 100 cây
• Mỗi cây lấy 50 hạt, sao cho mỗi mẫu chứa từ 2.500 (đối với những quần thể tương đối đồng nhất) đến 5.000 hạt (đối với những quần thể có biến động lớn) Nếu loài cây chỉ có quả nhỏ và ít hạt có thể thu một số quả của ba cây sát bên cạnh để đủ 50 hạt Nếu loài cây có nhiều chùm quả, bông, với số lượng hạt lớn, thì chỉ thu
Trang 9- Thu thập nguồn gen cây có củ
• Thu thập nguồn gen cây lấy củ khó khăn hơn so
với việc thu thập nguồn gen cây lấy hạt Những
khó khăn chủ yếu gồm:
– Tốn nhiều thời gian hơn để thu thập,
– Vật liệu thu thập cồng kềnh khó bảo quản và vận
chuyển,
– Việc thu thập phải được tiến hành đúng vào giai đoạn
chín, nếu thu mẫu sớm thì củ còn non sẽ khó cho
việc bảo quản và nhân giống, nếu để già cây sẽ chết
khó cho việc tìm kiếm
– Mẫu thu thập khó giữ sống trong quá trình vận
chuyển và bảo quản lâu dài
Khi tiến hành thu thập nguồn gen cây có củ, tuỳ thuộc vào vật liệu thu thập là vật liệu hoang dại hay vật liệu trồng trọt mà ta có các tiêu chí thu thập khác nhau Cụ thể là:
+ Đối với thu thập vật liệu hoang dại:
• Thu thập chỉ một củ từ mỗi một trong 10 - 15 cá thể làm mẫu hỗn hợp
• Diện tích điểm lấy mẫu có thể là 100 x 100m hoặc nhỏ hơn
• Lấy mẫu ở nhiều điểm tốt hơn là lấy nhiều cây ở ít điểm
• Chọn điểm lấy mẫu trên phạm vi môi trường càng rộng càng tốt
• Bổ sung bằng mẫu hạt nếu có thể
+ Đối với thu thập vật liệu trồng trọt:
Vật liệu trồng trọt là những vật liệu sử dụng nhân
vô tính (dòng vô tính), chứ không phải là quần
thể, vì thế việc lấy mẫu mang tính chọn lọc
Phương pháp lấy mẫu theo những tiêu chí sau:
• Thu thập từng giống (kiểu hình thái phân biệt
được bằng mắt thường) khác biệt tại mỗi chợ
hoặc mỗi làng/ bản
• Lấy mẫu lặp lại ở khoảng cách 10 - 50km trong
vùng; khoảng cách phụ thuộc vào khoảng cách
giữa các chợ hoặc các làng/bản
• Thu thập toàn bộ các kiểu hình thái ở mỗi điểm
thu thập Mẫu trùng lặp có thể chỉnh lý và loại bỏ
sau
• Bổ sung bằng mẫu hạt nếu có
- Thu thập cây ăn quả và cây thân gỗ:
• So với cây lấy hạt, việc thu thập cây ăn quả và cây thân
gỗ cũng khó khăn và phức tạp hơn Vì vậy khi tiến hành thu thập cần lưu ý một số vấn đề sau:
• Các bộ phận thu thập của cây ăn quả và cây thân gỗ (hạt, quả, chồi, cành…) thường có kích thước tương đối lớn, vì vậy cần tính toán kỹ lưỡng số lượng mẫu cần thu thập trước khi lên kế hoạch và tiến hành thu thập Nếu lượng mẫu ít sẽ không đảm bảo, nếu lượng mẫu quá nhiều sẽ tốn kém, mất nhiều thời gian thu mẫu, khó khăn cho việc bảo quản…
• Hạt của một số loại cây cây ăn quả nhiệt đới và cây thân
gỗ như chôm chôm, cà phê, cao su, ca cao khó bảo
quản hoặc không thể bảo quản trong điều kiện bình
thường, thời gian sống của hạt rất ngắn Vì vậy, nếu thu
thập hạt cần được gieo ngay, thông thường những loài
cây này thu thập bộ phận sinh dưỡng như chồi, đoạn
cành để giâm hoặc ghép Nếu thu thập bằng hạt phải có
điều kiện bảo quản tốt, nếu thu thập bộ phận sinh dưỡng
phải giâm bằng kỹ thuật phù hợp hoặc mắt phải ghép
lên gốc ghép và mỗi kiểu gen phải được giữ lâu dài trên
cây lớn
• Cây cây ăn quả và cây thân gỗ thường phân bố rải rác
nên lấy mẫu chỉ thực hiện từng cây cụ thể chứ không lấy
mẫu theo quần thể như đối với cây hàng năm và cây
thấp thân bụi
- Thu thập in vitro:
• Phương pháp thu thập in vitro là phương pháp
thu thập đặc biệt hiệu quả đối với các loài không thể thu thập bộ phận sinh dưỡng, hạt hoặc hạt tươi vì khó vận chuyển mẫu sống từ nơi thu thập về nơi bảo tồn, hoặc vật liệu thu thập quá lớn như cây dừa (vật liệu thu là quả dừa)
Phương pháp thu thập in vitro đã được áp dụng
với nhiều cây trồng như ca cao, nho, cà phê, cọ dầu, chuối
Trang 10- Kỹ thuật cơ bản của thu thập in vitro
• Thiết lập nuôi cấy in vitro trong phòng thí
nghiệm cơ động gồm:
• + Chọn lọc mô phù hợp để khử trùng và nuôi
cấy
• + Cắt kích thước mô phù hợp
• + Loại bỏ phần dư thừa, sâu bệnh bằng rửa sơ
bộ
• + Tiệt trùng bề mặt mô thực vật
• + Rửa bỏ chất tẩy
• + Cắt bỏ những phần không cần thiết hoặc gây
hại cho mô
• + Cấy mô vào bình dinh dưỡng và nút kín
• + Chuyển nguồn gen vào tủ định ôn
5.3 Tư liệu hóa và sắp xếp nguồn gen trong ngân hàng gen
• Sau khi thu thập, nguồn gen được sắp xếp theo một nguyên tắc nhất định để nhận biết, tra cứu và sử dụng Theo A.B Damania và cs., phân loại nguồn gen thực vật có nhiều phương pháp khác nhau như:
phân loại sắp xếp theo hệ thống phân loại thực vật, theo địa phương thu thập, sử dụng marker phân tử
Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể cần có một hệ thống phân loại phù hợp, nhằm giúp cho người sử dụng dễ dàng tiếp cận để khai thác một cách hiệu quả nhất nguồn tài nguyên di truyền thực vật
6 Phân loại nguồn gen thực vật
6.1 Theo hệ thống phân loại thực vật
VD: cây lúa
- Ngành - Divisio: Angiospermae – Thực vật có hoa
- Lớp – Classis: Monocotyledones – Lớp một lá mầm
- Bộ - Ordines : Poales (Graminates) – Hòa thảo có hoa
- Họ - Familia : Poacae (Graminae) – Hòa thảo
- Họ phụ - Subfamilia : Poidae – Hòa thảo ưa nước
- Tộc – Tribus : Oryzae – Lúa
- Chi – Genus : Oryza – Lúa
- Loài – Species : Oryza sativa – Lúa trồng
- Loài phụ - Subspecies
- Subsp : japonica – loài phụ Nhật Bản
- Subsp : indica – loài phụ Ấn Độ
- Subsp : javanica – loài phụ Java
6.2 Dựa theo bộ nhiễm sắc thể
Mỗi loài, họ tộc, chi có bộ NST khác nhau nên có thể dựa vào đó để phân loại
VD: Lúa n = 12, 2n = 24 (Oryza sativa) Ngô n = 10, 2n = 20 (Zea mays) Khoai lang n = 45, 2n = 90 (Ipomea batatas)
Đậu tương n = 19, 2n = 38 (Glycine hispida) Lạc n = 20, 2n = 40 (Arachis hypogea) Dưa chuột n = 7, 2n = 14 (Cucumis sativus)
6.3 Dựa theo nguồn gốc xuất xứ
Trong nước
Nhập nội
Tự nhiên
Nhân tạo
- Cây dại
- Giống địa phương
- Tập đoàn thu thập giống CT thế giới
- Quần thể lai
- Các dòng tự phối
- Các dạng đột biến, đa bội
- Các dạng tạo ra bằng ứng dụng CNSH
6.4 Phân loại theo điều kiện sinh thái
VD: phân loại cây lúa tại IRRI
- Lúa chịu hạn (Upland rice)
- Lúa canh tác có tưới (Irrigrated rice)
- Lúa canh tác nhờ nước trời (Rained low land rice)
- Lúa chịu nước sâu (Deep water rice)
- Lúa nổi (Floated rice) Trong mỗi điều kiện sinh thái phân loại theo từng đặc tính
- Tập đoàn chống bệnh đạo ôn
- Tập đoàn chống bệnh bạc lá
- Tập đoàn giống ngắn ngày