Nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN của một số nguồn gen cây trồng có giá trị kinh tế nhằm phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOBỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTVIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ NGỌC LAN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN CỦA MỘT SỐNGUỒN GEN CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ NHẰMPHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ NGỌC LAN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN CỦA MỘT SỐNGUỒN GEN CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ NHẰMPHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Người hướng dẫn khoa học:

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là do tôithực hiện Các số liệu và kết quả nghiên cứu được trình là trung thực, khách quan vàchưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2020

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Ngọc Lan

i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhậnđược sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên củabạn bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng vàbiết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Thị Thanh Thủy; Phó Giáo sư, Tiến Sĩ Lã TuấnNghĩa đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôitrong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận án.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Đào tạo Sau đạihọc - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Bộ môn Đa dạng sinh học - Trung tâmTài nguyên thực vật, Bộ môn Đột biến và ưu thế lai - Viện Di truyền nông nghiệp đãtận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm tác giả thực hiện đề tài “Xây dựng tiêu bảnADN (DNA barcode) cho các cây trồng đặc hữu có giá trị kinh tế của Việt Nam” vàđặc biệt là Tiến sĩ Nguyễn Thị Lan Hoa - chủ nhiệm đề tài đã tạo mọi điều kiệnhướng dẫn và cho phép tôi thực hiện thí nghiệm cũng như sử dụng các kết quả, sốliệu trong đề tài luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Di truyềnnông nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệpđã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khíchtôi hoàn thành luận án.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm2020

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Ngọc Lan

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 2

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 3

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG TÁC BẢO TỒN, CHỌNTẠO GIỐNG 4

1.1.1 Các đối tượng nghiên cứu 4

1.1.1.1 Cây bưởi 4

1.1.1.2 Cây chuối 6

1.1.1.3 Cây nhãn 10

1.1.1.4 Cây vải 12

1.1.2 Công tác bảo tồn và chọn tạo giống 16

1.2 NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ 20

1.3 KHÁI NIỆM VỀ MÃ VẠCH ADN VÀ HỆ THỐNG GIẢI TRÌNH TỰGEN THẾ HỆ MỚI 23

1.3.1 Khái niệm về mã vạch ADN 23

1.3.2 Các gen được sử dụng xây dựng hệ thống mã vạch ADN phổ biến 25

iii

1.3.3 Hệ thống giải trình tự gen thế hệ mới được sử dụng cho mã vạch ADN mở

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÃ VẠCH ADN 30

1.4.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng mã vạch ADN trên thế giới 30

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng mã vạch ADN ở Việt Nam 34

1.4.3 Một số kết quả ứng dụng mã vạch ADN trong công tác bảo tồn và chọn tạogiống 37

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 392.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 39

2.1.1 Các nguồn gen nghiên cứu 39

2.1.2 Các chỉ thị phân tử 44

2.1.3 Các bộ kit và mồi dùng cho giải trình tự GBS 46

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 47

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

2.3.1 Phương pháp tách chiết ADN 48

2.3.2 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị EST-SSR, SCoT 48

2.3.3 Phương pháp xây dựng mã vạch ADN dựa trên trình tự vùng gen rbcL vàmatK 49

2.3.4 Phương pháp xây dựng mã vạch ADN mở rộng dựa trên SNP bằng công nghệGBS 51

2.4 PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU 53

2.5 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 53

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54

3.1 ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN MẪU ĐẠI DIỆNCÁC NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ 54

3.1.1 Đánh giá đa dạng di truyền và lựa chọn mẫu đại diện các giống bưởi bằng chỉthị EST-SSR 54

3.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền và lựa chọn mẫu đại diện nguồn gen chuối, nhãn,vải bằng chỉ thị SCoT 58

3.2 XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN DỰA TRÊN TRÌNH TỰ VÙNG GEN rbcL

CHO MỘT SỐ NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU 68

3.2.1 Xây dựng mã vạch ADN dựa trên trình tự vùng gen rbcL của các giống bưởi

3.3 XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN DỰA TRÊN VÙNG GEN MATK CHO

MỘT SỐ NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU 85

3.3.1 Phân tích mã vạch ADN dựa trên trình tự vùng gen matK của các giống bưởi

2 ĐỀ NGHỊ 135

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 136

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 136

TÀI LIỆU THAM KHẢO 137

I Tài liệu tham khảo Tiếng Việt 137

II Tài liệu tham khảo Tiếng Anh 145

III Các website tham khảo 160

PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU 162

PHỤ LỤC HÌNH 213

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

A,C,G,T Adenine, Cytosine, Guanine,Thyamine

BOLD Barcode of life data system Tổ chức hệ thống dữ liệu mãvạch sống

CIAT The International Center for Trung tâm Nghiên cứu NôngTropical Agriculture nghiệp Nhiệt đới Quốc tế

của Nhật Bản

EMBL The European Molecular Biology Cơ sở dữ liệu của Châu Âu về

EST Expressed Sequence Tag Đoạn trình tự biểu hiện (là mộtđoạn trình tự ngắn của một chuỗicDNA)

FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức Nông lương Liên Hiệp

vii

Nông lương Liên hiệp quốcGBS Genotyping By Sequencing Phân tích kiểu gen bằng giải

trình tự

IBPGR International Board for Plant Ủy ban Quốc tế về nguồn gen

ISSR Internal Simple Senquence Repeats Chuỗi lặp lại đơn giản giữaITS Internal Transcribed Spacer Vùng đệm trong được sao mã

NCBI National Center for Biotechnology Trung tâm thông tin Công nghệ

NGS Next Generation Sequencing Giải trình tự gen thế hệ mớiNHGRI National Human Genome Research Viện nghiên cứu hệ gen người

PIC Polymorphism Information content Hệ số đa dạng gen

PCR Polymerase Chain Reaction Phản ứng chuỗi trung hợpRAPD Random amplified polymorphic ADN đa hình được nhân bản

SNP Single Nucleotide polymorphism Đa hình đơn nucleotit

ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Danh sách các giống bưởi nghiên cứu 39

Bảng 2.2 Danh sách các giống chuối nghiên cứu 40

Bảng 2.3 Danh sách các giống nhãn nghiên cứu 41

Bảng 2.4 Danh sách các giống vải nghiên cứu 43

Bảng 2.5 Danh sách các cặp mồi EST-SSR được sử dụng cho nghiên cứu 44

Bảng 2.6 Danh sách các chỉ thị SCoT sử dụng trong nghiên cứu 45

Bảng 2.7 Danh sách mồi khuếch đại vùng gen rbcL và matK 46

Bảng 2.8 Danh sách mồi cho thí nghiệm GBS 46

Bảng 2.9 Danh sách oligo barcode bố trí cho thí nghiệm GBS 47

Bảng 3.1 Các alen đặc trưng của giống bưởi nghiên cứu bằng chỉ thị EST-SSR 54

Bảng 3.2 Tổng số alen và alen đặc trưng theo từng locut của các nguồn gen chuối,nhãn, vải được phân tích bằng chỉ thị SCoT 58

Bảng 3.3 Bảng mã một số vị trí có sự khác biệt alen trong vùng gen rbcL của cácnguồn gen nghiên cứu 71

Bảng 3.4 Bảng mã một số vị trí có sự khác biệt alen trong vùng gen matK của cácnguồn gen nghiên cứu 87

Bảng 3.5 Kết quả lắp ráp các trình tự của các giống bưởi nghiên cứu 103

Bảng 3.6 Kết quả tập hợp bản đồ lắp ráp của các trình tự bưởi nghiên cứu 105

Bảng 3.7 Số lượng SNP đặc trưng nhận dạng cho từng giống bưởi nghiên cứu 106

Bảng 3.8 Một số mã vạch ADN dựa trên SNP đặc trưng của các giống bưởi nghiêncứu 107

Bảng 3.9 Ma trận khoảng cách di truyền của các giống bưởi nghiên cứu 111

Bảng 3.10 Kết quả lắp ráp các trình tự của các giống nhãn nghiên cứu 114

Bảng 3.11 Kết quả tập hợp bản đồ lắp ráp của các trình tự nhãn nghiên cứu 116

Bảng 3.12 Một số mã vạch ADN dựa trên SNP đặc trưng của các giống nhãnnghiên cứu 117

Bảng 3.13 Ma trận khoảng cách di truyền của các giống nhãn nghiên cứu 119

Bảng 3.14 Kết quả lắp ráp của trình tự của các giống vải nghiên cứu 123

Bảng 3.15 Kết quả tập hợp bản đồ lắp ráp của các trình tự vải nghiên cứu 125

Bảng 3.16 Một số mã vạch ADN dựa trên SNP đặc trưng của các giống vải nghiêncứu 126

Bảng 3.17 Số lượng SNP nhận dạng cho từng giống vải nghiên cứu 127

Bảng 3.18 Ma trận khoảng cách di truyền giữa các giống vải nghiên cứu 129

Bảng 3.19 Tỷ lệ dị hợp tử của các giống vải nghiên cứu 130

xi

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ tiếp cận hướng nghiên cứu 48Hình 2.2 Sơ đồ quy trình các bước chính chuẩn bị thư viện GBS cho NGS 51Hình 3.1 Khảo sát các giống bưởi của chỉ thị CgEMS-31, CgEMS-36, CgEMS-138và CgEMS-139 55Hình 3.2 Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của các giống bưởi nghiên

Hình 3.3 Khảo sát các giống chuối nghiên cứu của chỉ thị SCoT4, SCoT9 và

SCoT17 60Hình 3.4 Khảo sát các giống nhãn nghiên cứu của chỉ thị SCoT23 và SCoT27 61Hình 3.5 Khảo sát các giống vải nghiên cứu tại chỉ thị SCoT17 và SCoT34 62Hình 3 Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của các giống chuối

nghiên cứu 63Hình 3 Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của các giống nhãn

nghiên cứu 65Hình 3.8 Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền của các giống vải nghiên

Hình 3.9 Khuếch đại gen rbcL bằng cặp mồi RbcLa-F/724R của các nguồn gen

bưởi, chuối, nhãn và vải nghiên cứu 69

Hình 3.10 So sánh và cây phân loại trình tự gen rbcL của các nguồn gen nghiên

cứu và trình tự tham khảo 70

Hình 3.11 Trình tự gen rbcL của các giống bưởi nghiên cứu 72

Hình 3.12 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống bưởi 73

Hình 3.13 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống bưởi nghiên cứu và

trình tự tham khảo trong họ Rutaceae 75

Hình 3.14 Trình tự gen rbcL của các giống chuối nghiên cứu 76

Hình 3.15 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống chuối 77

Hình 3.16 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống chuối nghiên cứu và

trình tự tham khảo trong họ Musaceae 78

Hình 3.17 So sánh trình tự gen rbcL của các giống nhãn đại diện 79

Hình 3.18 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống nhãn 80

Hình 3.19 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống nhãn nghiên cứu đạidiện với các trình tự tham khảo 81

Hình 3.20 So sánh trình tự gen rbcL của giống vải nghiên cứu 82

Hình 3.21 Cây phân loại dựa trên đoạn gen rbcL của các giống vải nghiên cứu 83

Hình 3.22 Khuếch đại gen matK bằng cặp mồi Kim3F/1R của các nguồn gen bưởi,chuối, nhãn và vải nghiên cứu 85

Hình 3.23 So sánh và cây phân loại trình tự gen matK của 86

các nguồn gen nghiên cứu và trình tự tham khảo 86

Hình 3.24 Trình tự của mã vạch matK các giống bưởi nghiên cứu 89

Hình 3.25 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống bưởi nghiên cứu 90Hình 3.26 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống bưởi nghiên cứuđại diện và trình tự tham khảo trong chi Citrus 91

Hình 3.27 So sánh trình tự gen matK của các giống chuối nghiên cứu 92

Hình 3.28 Cây phân loại dựa trên đoạn matK của các giống chuối nghiên cứu 94

Hình 3.29 So sánh trình tự gen matK của các giống nhãn nghiên cứu 95

Hình 3.30 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống nhãn 97

Hình 3.31 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống nhãn nghiên cứuđại diện và trình tự nhãn tham chiếu 98

Hình 3.32 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống vải 99

Hình 3.33 Cây phân loại dựa trên đoạn gen matK của các giống vải nghiên cứu 100Hình 3.34 Kết quả lắp ráp trình tự các giống bưởi nghiên cứu 104

Hình 3.35 Phân tích cấu trúc quần thể các giống bưởi tại các locut SNP (K = 6)bằng phần mềm STRUCTURE 112

Hình 3.36 Kết quả lắp ráp trình tự các giống nhãn nghiên cứu 115

Hình 3.37 Phân tích cấu trúc quần thể của các giống nhãn tại các locut SNP 121

(K = 9) bằng phần mềm STRUCTURE 121xiii

Hình 3.38 Kết quả lắp ráp trình tự các giống vải nghiên cứu 124

Hình 3.39 Phân tích cấu trúc quần thể của các nguồn gen vải tại các locut SNP (K =3) bằng phần mềm STRUCTURE 131

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

Các tỉnh miền bắc Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, cùng sự phân hóacủa độ cao địa hình tạo nên những tiểu vùng sinh thái đa dạng, có thể phát triểnnhiều loại cây ăn quả có nguồn gốc nhiệt đới như chuối, dứa, xoài, á nhiệt đới nhưvải, nhãn, hồng, cây ăn quả có múi (cam, quýt, bưởi) và một số cây ăn quả ôn đớinhư lê, đào, mận, mơ Cho đến nay, nước ta đã hình thành các vùng cây ăn quả hànghóa tập trung quy mô lớn như: vải thiều ở các tỉnh Bắc Giang, Hải Dương; nhãnlồng ở Hưng Yên, Sơn La; bưởi ở Hà Nội, Phú Thọ, Bắc Giang; chuối ở Hưng Yên,Phú Thọ; na ở Lạng Sơn, Quảng Ninh; xoài ở Sơn La; mận ở Lào Cai và Sơn La.Các vùng trồng cây ăn quả đã góp phần tạo ra các sản phẩm đa dạng phục vụ tiêudùng và xuất khẩu Trong đó, bốn loại cây ăn quả có diện tích và sản lượng lớn nhấttheo thống kê của Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp & PTNT là chuối (63870 ha),vải (58876 ha), nhãn (395 0 ha) và bưởi (34286 ha).

Bảo tồn, lưu giữ và khai thác nguồn gen có ý nghĩa vô cùng quan trọng, cungcấp nguồn nguyên liệu khởi đầu phục vụ công tác nghiên cứu khoa học, cải tạogiống, duy trì đa dạng sinh học Hiện nay, việc duy trì khai thác và phát triển cácnguồn gen cây trồng đặc sản một cách hiệu quả và bền vững đang là xu hướngchung của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam.

Phương pháp phân loại thực vật truyền thống thường sử dụng những đặcđiểm hình thái hoặc các đặc tính sinh lý, sinh hóa để mô tả và giúp nhận dạng giống.Tuy nhiên phương pháp này còn gặp nhiều khó khăn như mẫu vật chưa phát triểnđầy đủ hoặc bị hư hỏng Ngoài ra, việc thu thập đánh giá còn tốn thời gian, chịu tácđộng của điều kiện môi trường vì thế dễ gặp sai số trong phân tích số liệu.

Trong thời gian gần đây, mã vạch ADN (DNA barcode) đã được sử dụngnhư một công cụ bổ sung trong công tác nhận dạng sinh vật Các nhà phân loại họcphân tử đã sử dụng mã vạch ADN thông qua việc xác định các trình tự đặc trưng và

1

dùng chúng để nhận biết các mẫu vật Phương pháp này có thể áp dụng cho các đốitượng khác nhau từ động vật, thực vật cho tới vi sinh vật….

Sử dụng mã vạch ADN là phương pháp chính xác và nhanh chóng giúp nhậndạng sinh vật ở giai đoạn sớm; bộ dữ liệu thu được, kết quả phân tích, so sánh sẽđược lưu giữ đơn giản Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài luận án:

“Nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN của một số nguồn gen cây trồng có giá trị

kinh tế nhằm phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống”.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

Đề tài luận án “Nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN của một số nguồn gencây trồng có giá trị kinh tế nhằm phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống” đượcthực hiện để xây dựng bộ mã vạch ADN từ đó trợ giúp cho công tác phân loại, nhậndạng được nguồn gen cây ăn quả có giá trị kinh tế gồm bưởi, chuối, nhãn và vải.

Những mục tiêu cụ thể của đề tài luận án như sau:

Lựa chọn được mẫu đại diện nguồn gen bưởi, chuối, nhãn và vải bằng chỉ thịphân tử EST-SSR/ SCoT để tiến hành xây dựng mã vạch ADN;

Khuếch đại và giải trình tự được vùng gen lục lạp rbcL, matK để đánh giá đa

dạng di truyền, từ đó xây dựng mã vạch ADN cho nguồn gen bưởi, chuối, nhãn vàvải;

Thiết lập được dữ liệu SNP bằng công nghệ GBS để xây dựng mã vạch ADNmở rộng các nguồn gen nghiên cứu.

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Trên cơ sở kế thừa các thông tin tư liệu, kết quả thuthập, lưu giữ, bảo tồn các nguồn gen tại ngân hàng gen cây trồng Quốc gia, đề tàiluận án đã lựa chọn được một số giống/nguồn gen cây trồng (bưởi, chuối, nhãn, vải)có giá trị kinh tế cao Đây hầu hết là những giống đặc sản, nổi tiếng về phẩm chất,chất lượng tại các địa phương, phần lớn đã và đang được làm hồ sơ bảo hộ giống đểkhai thác phát triển và nằm trong danh mục cây trồng quý hiếm đang được lưu giữtại Trung tâm Tài nguyên thực vật;

Đề tài luận án được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Tài nguyên thực vật (An Khánh, Hoài Đức, Hà Nội).

Việc nhận dạng được một số giống cây ăn quả đặc sản (bưởi, chuối, nhãn,vải) của Việt Nam bằng mã vạch ADN có ý nghĩa quan trọng trong công tác bảo hộthương hiệu cây ăn quả của nước ta.

Luận án là công trình nghiên cứu công phu, bài bản sử dụng bộ chỉ thị phântử EST-SSR/ SCoT để đánh giá đa dạng giống cây ăn quả đặc sản của Việt Nam(bưởi, chuối, nhãn, vải), hỗ trợ công tác định danh loài, có thể sử dụng để phân loạisớm và ứng dụng trong chọn giống cây trồng ở nước ta.

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

Công trình nghiên cứu đã tạo ra cơ sở dữ liệu về phân loại phân tử của mộtsố cây trồng đặc sản bao gồm bưởi, chuối, nhãn, vải trồng tại Việt Nam, góp phầnbảo tồn, lưu giữ và phát triển nguồn gen địa phương.

Kết quả của luận án cung cấp thông tin nhận dạng giống cây trồng bản địaphục vụ công tác bảo hộ giống cây trồng đặc sản địa phương.

Kết quả của luận án là cơ sở khoa học cho việc xác định nguồn vật liệu trongchọn giống (bưởi, chuối, nhãn, vải), góp phần giải quyết những tranh chấp vềthương hiệu giống cây ăn quả đặc sản, đồng thời phục vụ công tác bảo hộ, chỉ dẫnđịa lý, phục tráng, phát triển sản phẩm đặc hữu gắn với vùng miền địa phương trêncả nước.

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG TÁC BẢO TỒN, CHỌNTẠO GIỐNG

1.1.1 Các đối tượng nghiên cứu

Chi Citrus là một chi lớn nằm trong họ Rutaceae Họ này có 150 chi và 2000

loài, phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Ở nước ta hiện biết được 23chi và 105 loài (Phạm Hoàng Hộ, 2000) Theo sơ đồ phân loại cây có múi của

Swingle (1948) thì có hai loài bưởi khác nhau trong chi Citrus là bưởi Citrusgrandis L Osbeck (ở miền Bắc nước ta có bưởi Phúc Trạch - Hà Tĩnh, bưởi Đoan

Hùng - Phú Thọ, bưởi Thanh Trà - Huế, bưởi Phú Diễn - Hà Nội , ở các tỉnh phía

Nam có bưởi Ổi, bưởi Năm Roi, bưởi Da xanh…) và bưởi chùm Citrus paradisi

Macf (ở nước ta chỉ mới có vài giống nhập nội) (Vũ Công Hậu, 1996; Phạm VănDuệ, 2005; Nguyễn Hữu Thọ, 2015).

Hàng năm trên thế giới vẫn sản xuất cả hai loại bưởi chùm và bưởi, chiếm5,4 - 5,6% tổng sản lượng cây có múi, trong đó chủ yếu là bưởi chùm (chiếm 2/3sản lượng) Sản xuất bưởi chùm chủ yếu tập trung ở các nước châu Mỹ, châu Âu vàđược dùng cho chế biến nước quả Bưởi chủ yếu được sản xuất ở các nước châu Á,tập trung nhiều ở một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam…

thống kê của FAO, tính đến năm 2018, diện tích trồng cây bưởi trên thế giới đãđược mở rộng lên đến 3 3 35 ha; năng suất bình quân đạt 25,1 tấn/ha và sản lượnghơn 9.3 4 nghìn tấn Riêng tại Châu Á, Việt Nam có diện tích trồng bưởi đứng thứ 2sau Trung Quốc và chiếm 23,11% diện tích trồng bưởi toàn thế giới đạt 86.370 havào năm 2018.

Trước đây, bưởi ở Việt Nam chủ yếu được sử dụng ăn tươi và sản xuất bưởicủa nước ta chỉ đủ để cung cấp cho thị trường trong nước Một vài năm gần đây đãcó một số công ty đầu tư sản xuất, áp dụng các biện pháp quản lý chất lượng theoGAP, đăng ký thương hiệu một số giống bưởi ngon ở nước ta như Năm Roi, DaXanh, Phúc Trạch, với mục đích xuất khẩu ra thị trường nước ngoài và đứng đầu giátrị xuất khẩu trong các cây ăn quả có múi.

* Một số giống bưởi trên thế giới:

Trên thế giới, bưởi được trồng chủ yếu ở các nước Châu Á và Đông Nam Ánhư Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Lào, Việt nam, Philippine, Malaysia…

Ở Trung Quốc, bưởi được trồng nhiều ở tỉnh Quảng Đông, Quảng Tây, TứXuyên, Hồ Nam, Chiết Giang, Phúc Kiến và Đài Loan… Các giống bưởi nổi tiếngcủa Trung Quốc được biết đến là bưởi Văn Đán, Sa Điền, bưởi ngọt Quan Khê… ỞĐài Loan có giống nổi tiếng là bưởi Văn Đán, do có đặc tính tự thụ, phôi không phát triển nên không có hạt, chất lượng rất tốt, được nhiều người ưa chuộng.

Ở Thái Lan, tập đoàn giống bưởi cũng rất phong phú, các giống phổ biếntrong sản xuất trồng ở các tỉnh miền Trung như Nakkon Pathom, Samut Sakhon, SamutSongkhram, Khao nhan phung, Khao kheaw, Khao Jeeb, Tubtim, Sai Nam

Phung… Một số giống khác như Khao Tangkwa, Som Krun, Khao Udom Sook vàManorom được trồng ở Chai Nat và Nakhon Sawan; giống Khao Uthai là giống đặcsản của tỉnh Uthai Thani; giống Takhoi và Som Pol được trồng phổ biến ở Phichit;giống Pattavia chỉ trồng ở vùng phía Nam như ở tỉnh Surat Thani, Songkhla,Narathiwat và Pattani.

Ở Philippine, các giống bưởi đều là các giống nhập nội từ Trung Quốc, TháiLan… như giống Khao phuang từ Thái Lan, Amoy và Sunkiluk gốc Trung Quốc, chỉ có giống Fortich là giống địa phương.

5

Ở Malaysia có 24 giống bưởi được trồng phổ biến trong sản xuất, bao gồmcả giống trong nước và nhập nội Một số giống nổi tiếng như Large red fleshed

pomelo, Pomelo China.

Ở Ấn Độ, bưởi được trồng chủ yếu ở các vườn gia đình thuộc bang Assamvà một số bang khác Một số giống được biết đến là Dowali Nowgong, Burni, Gagar,Zemabawk, Jorhat, Khanpara, Kamrup, Khasi, Bor Taga, Hukma Tanga, Holong Tanga,Jamia Tanga và Aijal.

Tại Việt Nam, tập đoàn bưởi rất đa dạng, nhiều nguồn gen quý, nhiều giốngcó tiềm năng xuất khẩu với giá trị kinh tế cao Nhiều giống có những phẩm vị cũngnhư chất lượng rất ngon được người dân chọn lựa mang về trồng đã trở thành giốngđặc sản của mỗi vùng miền như: Bưởi Phúc Trạch (Hà Tĩnh), bưởi Đoan Hùng (PhúThọ), bưởi Diễn, bưởi Đỏ (Hà Nội), bưởi Thanh Trà (Huế), bưởi Năm Roi (VĩnhLong), bưởi Da Xanh (Bến Tre), bưởi Đường Lá Cam (Đồng Nai), bưởi Lông CổCò (Tiền Giang), bưởi Ổi, bưởi Da Láng (Vĩnh Long), bưởi Luận Văn (Thanh Hóa)(Lê Tiến Hùng, 2016).

Năm 194 , Cheesman đã chia chi chuối thành bốn phần dựa theo số nhiễmsắc thể và đặc điểm hình thái trong nhóm Cheesman chia các loài với 11 cặp nhiễm

sắc thể thành hai phần là Eumusa và Rhodochlamys Các loài với 10 cặp nhiễm sắcthể thành hai phần Australimusa và Callimusa (Cheesman, 1947) Năm 19 ,

George Argen đã bổ sung thêm vào chi chuối phần Ingentimusa, với 1 loài duy nhất

Musa ingens có 7 cặp nhiễm sắc thể (Argent và cs, 1976) Đến năm 2013, nhà thực

vật học người Hà Lan - Markku Hakkinen đã sắp xếp lại phân loại chi chuối Các

phần Australimusa và Ingentimusa được sát nhập vào phần Callimusa và giữ tên làCallimusa Phần Eumusa được sát nhập với Rhodochlamys và đổi tên thành Musa.Lúc này, phần Musa bao gồm 33 loài (M.accuminata, M.balbisiana, M.basjoo,M.lacteria…) và Callimusa bao gồm 37 loài (M.azizii, M.beccarii, M.lokok,M.lutea ) (Hakkinen, 2013).

Theo hệ thống phân loại của Simmonds và cs (1955), tùy thuộc vào cách sắpxếp bộ nhiễm sắc thể, chuối được phân thành các nhóm: Lưỡng bội: 2x (AA, BB,AB); Tam bội: 3x (AAA, AAB, ABB, BBB); Tứ bội: 4x (ABBB).

Đến năm 2010, thì hệ gen chuối được các nhà khoa học chia thành các loại:AA, AAA, AAAA, BB, BBB, AB, AAB, ABB, ABBB, AS, AT, AAT, ABBT vàchưa rõ (Nayar, 2010).

Ở Việt Nam, theo Trần Thế Tục (1998), các giống chuối chính ở miền Bắcnước ta được xếp vào năm nhóm sau: nhóm chuối tiêu (tiêu lùn, tiêu nhỏ, tiêu cao);nhóm chuối tây (chuối tây, tây hồng, tây phấn); nhóm chuối ngốp (ngốp cao, ngốpthấp); chuối ngự (chuối ngự tiến, ngự mắn…); chuối bom.

Theo những báo cáo về cây ăn quả Việt Nam của FAO (2004) thì cho rằngchuối nước ta chỉ có các dạng AA, BB, AAA, AAB, ABB Tuy nhiên, trong dữ liệucác giống chuối của nước ta tại Promusa, giống chuối Gao (tên tiếng anh: Tiparot)đã được phát hiện ở dạng tứ bội ABBB, và các giống chuối Ngự, chuối Mật, chuốiSáp, chuối Ngộp có hệ gen tam bội BBB (Valmayor và cs, 2002) Như vậy, theo dữliệu Promusa (Bananas cultivar checklist), chuối ở Việt Nam được phân nhóm theohệ gen như sau: nhóm có hệ gen AA (chuối trứng, chuối ngự…); nhóm có hệ genAAA (chuối và hương, chuối tiêu…); nhóm có hệ gen AAB (chuối goong, chuốitrăm nải…); nhóm có hệ gen ABB (chuối tây, chuối ngốp cao…); nhóm có hệ genABBB (chuối gáo); nhóm có hệ gen BBB (chuối ngốp dùi đục, chuối sáp).

Tuy nhiên, mặc dù kết hợp nhiều hệ thống, phân loại và nhận dạng các giốngchuối dựa trên kiểu hình rất phức tạp và vẫn tồn các dạng chuối khó phân loại Chođến nay, các phương pháp phân tích genome hiện đại dựa trên các loại chỉ thị phân

7

tử trong và ngoài hệ gen đầy hứa hẹn cải thiện được cách nhận dạng và phân loạichuối.

Trên thế giới, chuối là loại cây nhiệt đới được trồng phổ biến ở nhiều quốcgia và vùng miền, đồng thời cũng chiếm một tỷ trọng đáng kể trong thương mại rauquả toàn cầu Diện tích trồng chuối trên thế giới trong những năm gần đây có sựbiến động không đáng kể Tính đến năm 2018, diện tích trồng chuối hơn 5, triệu hađạt sản lượng trên 115 triệu tấn (FAO, 2018).

Ở nước ta, chuối là loại trái cây có diện tích và sản lượng cao Tính đến năm2018, diện tích trồng chuối của Việt Nam đạt 128.508 ha, vươn lên đứng thứ 4 châuÁ, sau Ấn Độ (884.000 ha), Trung Quốc (383.216 ha) và Philippine (484.247 ha)(FAO, 2018).

Về xuất khẩu, chuối đứng đầu về khối lượng và đứng thứ hai về kim ngạch,sau cam trong cơ cấu xuất khẩu trái cây của thế giới Cùng với gạo, lúa mỳ, ngũ cốc,chuối cũng là một trong số những mặt hàng chủ lực của nhiều nước đang phát triển.Theo thống kê của FAO, năm 200 , khối lượng xuất khẩu chuối của thế giới đạtkhoảng 16,8 trệu tấn, bằng 1/5 tổng sản lượng với giá trị xuất khẩu khoảng 5,8 tỷUSD, trong đó các nước Mỹ La Tinh và cùng Caribe cung cấp khoảng 70% khốilượng xuất khẩu chuối của thế giới Các quốc gia dẫn đầu xuất khẩu chuối làEcuado, Costa Rica, Philipin và Colombia, trong đó riêng Ecuador chiếm tới 64%khối lượng chuối xuất khẩu của 4 nước này và cung cấp tới 30% lượng chuối xuấtkhẩu toàn cầu Ở Việt Nam, trong những năm gần đây thị trường xuất khẩu chuốităng mạnh Thay vì chỉ phụ thuộc vào thị trường chính là Trung Quốc thì đã có hàngloạt các đơn hàng nhập khẩu chuối đến tử Hàn Quốc, Nhật Bản, các nước EU, Nga,Quatar….(Hoàng Bằng An và cs, 2010).

* Một số giống chuối trên thế giới:

Hiện nay, Viện Nghiên cứu chuối Đài Loan và Trung tâm Nghiên cứu chuốiẤn Độ đang lưu giữ trên 2.000 dòng/giống chuối khác nhau để làm nguồn vật liệuphục vụ cho công tác chọn tạo giống.

Một số giống chuối được sử dụng rộng rãi tại các nước trên thế giới là:

Giống Dwarf Cavendish, được tìm thấy tại Trung Quốc, hiện nay được pháttriển tại Trung Quốc cũng như các nước ở khu vực Châu Phi Giống này có chiềucao cây khoảng 1,2 - 2,1m, chất lượng tốt, nhưng hạn chế là quả nhỏ nên năng suấtkhông cao.

Giống Bluggoe, là một trong những giống kháng với bệnh Panama vàSigatoka, đây là giống chuối chủ lực của các nước Thái Lan, Nam Ấn Độ, Châu Phivà Philipin.

Giống Ice Cream, thuộc loại hình cao cây (3,0 - 4,5m), quả lớn, nhưng số quảtrên nải không nhiều (7 - 9 quả), giống này chủ yếu phát triển ở Hawaii.

Giống Golden Beauty, là con lai của giống Gros Michel với M.acuminata,

kháng với bệnh Panama và Sigatoka, là giống chủ yếu dùng để xuất khẩu của cácnước Hawaii, Fiji, Samoa…

Hoặc một số giống mới được phát tán vào sản xuất trong thời gian gần đâynhư FHIA-01 (AAAB) và FHIA-02 (AAAB).

Tại Việt Nam, trung tâm Nghiên cứu cây ăn quả Phú Hộ là nơi đang quản lývườn quỹ gen của 72 giống được thu thập trong nước và 08 giống nhập nội từ nướcngoài Tuy nhiên, thực tế sản xuất chủ yếu tập trung phát triển các nhóm giống sau:

Chuối tiêu (AAA/Già) thuộc nhóm Cavendish, gồm những giống chuối quảdài, cong và ruột quả có thể được chia thành 3 phần dọc theo tâm noãn Dựa vàothân giả, người ta chia chuối tiêu ra thành chuối tiêu lùn, chuối tiêu vừa và chuốitiêu cao.

Chuối Tây (ABB/Xiêm) còn có tên gọi khác là chuối gòn, chuối sứ, chuốixiêm Chuối được trồng ở khắp đất nước do có tính thích nghi rộng, sinh nhiềuchồi con.

Chuối Ngự (AA/Cau) là một trong những giống chuối được ưa thích vì phẩmchất quả ngon và hấp dẫn.

Chuối Ngự Tiến (AA) giống với chuối Ngự nhưng có thân giả và cuống lámàu xanh, thấp hơn chuối Ngự.

Chuối Bôm (AAB) chịu được hạn hán, trồng phổ biến ở Cao nguyên và MiềnTrung (Hồ Hữu Cường, 2010).

9

1.1.1.3 Cây nhãn

Cây nhãn có tên khoa học là Dimocarpus longan, nằm trong hệ thống phân

loại thực vật sau đây:

Nguồn gốc của cây nhãn cho đến nay vẫn còn có những ý kiến khác nhau, cótác giả cho rằng nguồn gốc của nhãn ở vùng Quảng Đông, Quảng Tây (TrungQuốc), có tác giả cho rằng gốc từ Ấn Độ sau đó mới được đem đi trồng ở Malaysiavà Trung Quốc, có tác giả lại cho rằng Kalimantan (Indonesia) cũng là cái nôi củanhãn.

Theo Suranant và Raphael (2005), nhãn gồm có 2 phân loài và 5 giống, đượcphân biệt chủ yếu với nhau bởi đặc điểm, cấu trúc của lá chét.

D longan ssp longan var longan: phát triển hoang dại ở Malaysia, Borneo,

Sumatra và Celebes.

D longan ssp longan var longepetiolulatus: xuất hiện ở phía Bắc Việt Nam D.longan ssp longan var obtusus; - D longan ssp longan var malesianus var.malesianus và D longan ssp malesianus var echinatus: xuất hiện ở phía Bắc

Borneo và phía Nam Philippin (Suranant và cs, 2005).

Theo phân loại của Catalogue of life năm 2014, Dimocarpus longan có mộtsố phân loài như: D longan var echinatus Leenhouts; D longan var longetiolatusLeenhouts; D longan subsp malesianus Leenhouts; D longan var obtususLeenhouts; và D longan subsp longan Lour.

Theo Ngô Thế Dân (2011), các giống nhãn được trồng ở nước ta khá phongphú và đa dạng, phân loại theo đặc điểm hình thái thực vật và chất lượng quả, ởmiền Bắc có 2 nhóm giống chính là nhãn cùi và nhãn nước Các giống phổ biến là:

Các giống thuộc nhóm nhãn cùi: nhãn lồng, đường phèn, Hương Chi…

Các giống thuộc nhóm nhãn nước: nhãn nước, nhãn thóc, nhãn tiêu da bò,xuồng cơm vàng, tiêu lá bầu….

Nhãn là cây ăn quả nhiệt đới quan trọng trên thế giới Năm 199 , diện tíchtrồng nhãn của Trung Quốc là 444.000 ha với sản lượng 495,8 nghìn tấn; Thái Lancó 110.202 ha, sản lượng 500 nghìn tấn, Đài Loan là 12.253 ha, sản lượng 110,2nghìn tấn… (Ngô Thế Dân, 2011) Đến giai đoạn năm 2015 - 2017, sản lượngtrung bình của các quốc gia đã tăng lên đáng kể Trung Quốc đạt 1.194,4 nghìn tấn,Thái Lan đạt 980, 3 nghìn tấn, Việt Nam đạt 517,1 nghìn tấn, đưa tổng sản lượngcủa thế giới lên đến 3.445,4 nghìn tấn Theo thống kê mới nhất trong báo cáo năm2018 của FAO, sản lượng nhãn trên toàn thế giới tăng khoảng % và đạt tới gần 3,5

lớn nhất thế giới, hiện chiếm lần lượt khoảng 50%, 30% và 15% sản lượng nhãntoàn cầu (FAO, 2018).

Tại Việt Nam, tính đến năm 201 , diện tích trồng nhãn đạt 73,3 nghìn hanhãn, sản lượng đạt hơn 500 nghìn tấn, tập trung chủ yếu ở miền Bắc với diện tíchgần 37 nghìn ha (chủ yếu ở Sơn La, Hưng Yên, Hòa Bình, Hà Nội, Hải Dương ) vàđồng bằng sông Cửu Long với 27,5 nghìn ha (chủ yếu ở Tây Ninh, Vĩnh Long,Đồng Tháp, Tiền Giang ) (Cẩm nang hướng dẫn xuất khẩu quả nhãn vào thị trườngTrung Quốc, 2018).

* Một số giống nhãn trên thế giới:

Trung Quốc hiện lưu giữ khoảng 400 mẫu giống nhãn khác nhau và đã tuyểnchọn được 40 giống nhãn trồng với mục đích thương mại Những giống tuyển chọncó thời gian chín và thu hoạch tập trung từ cuối tháng đến cuối tháng 9 và được chiathành các nhóm chín sớm, chín chính vụ và chín muộn Trong đó, có các giống nhãnnổi tiếng như: tại Phúc Kiến có giống nhãn Fuyan, Wulongling, Songfenben vàLidongben; tại Quảng Đông có giống nhãn Shixia và Chuliang; tại Quảng Tây cógiống nhãn Dawuyuan và Guangyuan…

Ở Thái Lan, các giống nhãn chủ lực cho sản xuất thương mại gồm có E-Daw,Si-Chompoo, Haew, Biew-Kiew, Dang, Baidum, Talub Nak, Phestakon và

11

Chompu Các giống nhãn này có thời gian chín và thu hoạch sớm, từ tháng đến cuốitháng 8.

Đài Loan là khu vực trồng nhiều nhãn trên thế giới, đồng thời cũng là nơi cónguồn gen cây nhãn rất phong phú Nhiều giống nhãn tốt đã được tuyển chọn trongsản xuất và đang được phát triển quy mô lớn như Nhãn vỏ phấn, Nhãn vỏ đỏ, Nhãnvỏ xanh và Nhãn tháng 10 Đáng chú ý là bộ giống nhãn của Đài Loan có thời gianchín kéo dài từ tháng đến tháng 12 nên giá trị hàng hoá rất cao Các giống kể trênđược trồng nhiều tại Đài Nam, Đài Trung và Cao Hùng.

Hiện nay có khoảng 10 giống nhãn thương mại đang được trồng tại Mỹ,trong đó có 4 giống được nhập từ Thái Lan là E-Daw, Haew, Biew-Kiew và ChomPu Các giống Florida 1, Florida 11, Florida 12, Degelman, Key Sweeney và Ponyailà kết quả lai tạo giống tại các bang Florida và California Giống được trồng sớmnhất và có giá trị kinh tế cao hơn cả là giống Kohala được di thực từ Hawaii Giốngnhãn này sinh trưởng khoẻ, tán tròn, năng suất khá, quả to và chín từ giữa tháng 7đến cuối tháng 8 Cây chiết cành, sau 8 trồng 3 - 4 năm đạt năng suất 10 kg/cây.

Tại Việt Nam, kết quả điều tra của Viện nghiên cứu Rau quả từ năm 2000 2006 tại một số vùng trồng tập trung khẳng định các giống nhãn ở miền Bắc nước takhá phong phú và đa dạng Phân loại theo đặc điểm hình thái thực vật và chất lượngquả, ở miền Bắc có 2 nhóm giống chính là nhãn cùi và nhãn nước Các giống phổbiến là:

-Các giống thuộc nhóm nhãn cùi: nhãn lồng, nhãn đường phèn, nhãn HươngChi.

Các giống thuộc nhóm nhãn nước: nhãn nước, nhãn thóc, tiêu da bò, xuồngcơm vàng, tiêu lá bầu Ngoài ra còn có nhãn long và nhãn giống da bò (Nguyễn VănNghiêm, 2011)

1.1.1.4 Cây vải

Cây vải có tên khoa học là Litchi chinensis, nằm trong hệ thống phân loại

thực vật sau đây:Thuộc Ngành:Thuộc Lớp:

Hạt kínHai lá mầm

AngiospermaeDicotyledonae

Thuộc Bộ: Bồ hòn Sapindales

Theo Christopher Menzel, vải có phân loài như sau: Litchi chinensis subsp.chinensis: Trung Quốc, Đông Dương (lá có 4 - 8 lá chét); Litchi chinensis subsp.javensis: được tìm thấy ở Malay Peninsular và Indonesia; Litchi chinensis subsp.philippinensis (Radlk.) Leenhouts: được tìm thấy ở Phillipines (Luzon, Sibuan, Sẩmvà Mindanao) và Papua New Guinea (lá có 2 - 4 lá chét); và Litchi chinensis subsp.euspontanea H.H Hue (Christopher, 2002).

Theo Leenhouts (1978) và Suranant (2005), dựa trên đặc điểm hình thái học,vải được phân ra thành 3 phân loài chính sau:

Litchi chinensis subspecies chinensis: Là loài vải mọc hoang dã ở miền nam

Trung Quốc, miền Bắc Việt Nam và Campuchia Loài này đã được trồng phổ biếnvà thương mại hóa.

Hai phân loài khác ít được biết đến hơn là Litchi chinensis subspeciesphilippinensis được tìm thấy ở Phillipine và Papua New Guinea.

Litchi chinensis subspecies javensis chỉ được tìm thấy ở Malaysia và

Indonesia được gọi là “lengkeng” hoặc “kalengkeng” (Leehouts, 1978; Suranant vàcs, 2005).

Ở Việt Nam, vải được phân chia theo các cách:

Xét theo phẩm chất quả thì có các nhóm: vải chua, vải nhỡ và vải thiều.Xét theo thời vụ thu hoạch có các nhóm: vải chín sớm (vải tu hú, Hùng Long,Bình Khê, Yên Hưng); chính vụ (thiều Thanh Hà, thiều Phú Hộ) và vải chín muộnchín muộn Thanh Hà, chín muộn Lục Ngạn) (Trần Thế Tục, 1998; Phạm Văn Duệ,2005).

Trên thế giới hiện nay có trên 20 nước trồng vải, châu Á là nơi có diện tích và sảnlượng lớn nhất, chiếm khoảng 95% tổng sản lượng vải thế giới, trong đó TrungQuốc và Ấn Độ đứng đầu (chiếm khoảng 57% và 24%) Sản lượng của Việt Namchiếm khoảng % và đứng vị trí thứ 3 về sản xuất, sau đó là Madagascar và 13

Thái Lan Đến năm 2014, sản lượng vải toàn cầu năm 2014 khoảng 2,6 triệutấn/năm Tổng lượng xuất khẩu trên thế giới chỉ chiếm một tỷ trọng rất nhỏ khoảng2% tổng sản lượng sản xuất (Theo báo cáo của Thương vụ Việt Nam tại Úc) Theobáo cáo của FAO, sản lượng vải trên toàn cầu đang bị giảm sút từ năm 2015 trở lạiđây do thời tiết bất lợi tại 2 nước sản xuất chính là Trung Quốc và Việt Nam Tổngsản lượng toàn cầu ước tính đạt 3,3 triệu tấn trong năm 201 , giảm 8% so với nămtrước Trung Quốc là quốc gia có sản lượng vải đứng đầu thế giới đạt trung bình2.215,8 nghìn tấn; chiếm trên 60% tổng sản lượng thế giới.

Sau châu Á, châu Phi là khu vực quan trọng đứng thứ hai trong sản xuất vải,với sản lượng đạt mức 131 nghìn tấn nắm 2017 Trong đó Madagascar chiếmkhoảng 80% sản lượng vải sản xuất được của Châu Phi Thị trường xuất khẩu vảichính của châu Phi là châu Âu (FAO, 2018).

Theo Cục trồng trọt - Bộ Nông nghiệp và PTNT, vải là cây ăn quả chủ lực tạiphía Bắc, sản lượng vẫn được duy trì ở mức từ 300 - 350 nghìn tấn/năm, đứng thứ 3thế giới (sau Trung Quốc và Ấn Độ) Sự chuyển dịch nghịch chiều giữa diện tích vàsản lượng vải trong những năm qua cho thấy xu hướng thâm canh, nâng cao năngsuất cho cây vải diễn ra ngày càng ở trình độ cao hơn Cụ thể nếu như năm 2005,năng suất bình quân của cây vải nước ta chỉ có 2,4 tấn/ha, thì đến năm 2010 đã tănglên 3,21 tấn/ha và năm 2015 là 5, tấn/ha, và theo báo cáo của Hội nghị Nhãn, Vảiquốc tế lần thứ , được tổ chức tại Việt Nam thì đến năm 2018, diện tích sản xuất vảiở nước ta là 58.340ha, sản lượng đạt 380.600 tấn và năng suất tăng lên tới 6,75tấn/ha (Karin và cs, 2020).

Về thị trường tiêu thụ trong nước chiếm khoảng 60% sản lượng, trong khixuất khẩu quả vải tươi, qua chế biến chiếm khoảng 40% sản lượng Thị trường xuấtkhẩu chủ yếu của Việt Nam là Trung Quốc, ngoài ra còn số lượng nhỏ sang Lào,Campuchia, Malaysia, Nhật Bản, Châu Âu, Nga… Theo Bộ Công Thương, khốilượng vải tươi được xuất khẩu qua các cửa khẩu thuộc Lào Cai, Lạng Sơn và HàGiang tính đến hết ngày 02/7/2014 là 69.300 tấn với trị giá là 44 triệu USD Trongđó, qua các cửa khẩu thuộc tỉnh Lào Cai là 31.000 tấn, tỉnh Lạng Sơn là 3 100 tấn

và Hà Giang là 2.200 tấn Năm 2014, 10 tấn vải thiều Lục Ngạn lần đầu tiên xuấtkhẩu thành công sang thị trường Nhật Bản.

* Một số giống vải chính trên thế giới:

Trên thế giới hiện nay có nhiều giống vải khác nhau, trong đó Trung Quốcđược coi là nơi có nhiều giống vải nhất Tuy nhiên chỉ có 20 giống trong hơn 200giống được nghiên cứu có ý nghĩa kinh tế và được phát triển rộng rãi (Chen và cs,2000) Phân theo chất lượng, các giống vải ở Trung Quốc có hai nhóm chính: đó lànhóm khi chín thịt quả thường nhão và ướt, còn nhóm kia khi chín thì cùi ráo vàkhô Phân theo vụ thu hoạch thì có 3 nhóm: nhóm chín sớm và cực sớm (giốngFeizixiao - Fay Zee Siu, Edanli, Ziliangxi, cấc giống này chủ yếu được trồng tậptrung ở tỉnh Haina); nhóm chín chính vụ (Baila, Baitangying, Heiye, các giống nàyđường trồng trập trung ở phía Tây tỉnh Quảng Đông, Zhanjiang, Maoming,Yangjiang); nhóm chín muộn (Guiwei, Nuomici, Huazhi, Feizixiao (Fay Zee Siu),Lanzhu, các giống này tập trung ở tỉnh Quảng Tây và Phúc Kiến) (Đào Quang Nghị,2012) Trong đó, giống phổ biến nhất trong thị trường quốc tế là giống Feizixiao(Fay Zee Siu) hay có tên phổ thông là Concubine’s Smile và vải Haak Yip (hayHeiye, còn có tên là Black Leaf) (Regina, 2020).

Tại Đài Loan, giống vải chủ yếu là giống Haak Yip, chiếm hơn 90% tổngdiện tích, ngoài ta còn có giống Yuhebao được trồng ở miền Nam và giốngFeizixiao (Fay Zee Siu) được trồng ở miền Trung Tại Nam Phi, giống vải chủ yếulà Kwaimi nhưng thường được gọi là “Mauritius” vì có nguồn gốc từ hòn đảo này,giống có kích thước quả trung bình, tán cây thấp, chất lượng tốt Ở Ấn Độ cókhoảng 51 giống vải, trong đó các giống vải được trồng nhiều là: Shadi, Bombai,Rose, China, Scented và Mazaffarpur.

Tại Thái Lan, giống vải trồng chủ yếu là giống Haak Yip, Tai So, Waichee,ngoài ra còn có khoảng 30 giống khác Giống vải ở Thái Lan được chia làm hainhóm: nhóm yêu cầu nhiệt độ lạnh trong mùa đông chặt chẽ được trồng ở khi vựctrung tâm của Thái Lan, nhóm yêu cầu nhiệt độ lạnh trong mùa đông ít hơn đượctrông ở các tỉnh phía Bắc Ở Nam Mỹ, trong 43 giống vải nhập nội từ Ấn Độ vàTrung Quốc, chỉ có hai giống hiện nay còn tồn tại và được trồng phổ biến là Haak

15

Yip và Kwaimi Ở Úc có 40 giống vải, các giống trồng phổ biến ở đảo Queenslandbao gồm Kwai May Pink, Fay Zee Siu và Souey Tung

Ở Việt Nam, các giống vải được phân theo thời vụ thu hoạch gồm có cácgiống vải chín sớm (vải tu hú, Hùng Long, Bình Khê, Yên Hưng, Yên Phú), các

giống vải chín chính vụ (thiều Thanh Hà, thiều Phú Hộ) và các giống vải chín muộn(chín muộn Thanh Hà, chín muộn Lục Ngạn) Năm 1991, nước ta nhập nội một sốgiống vải từ Trung Quốc như Heiye, Fezixiao, Guiwei, Nuomici, Huazhi và KwaiMay Pink; nhập từ Úc về Waichee, Taiso, Salathiel, Kwai May Pink Qua theo dõi,các giống này đều sinh trưởng kém hơn vải thiều Thanh Hà Năm 1998, huyện LụcNgạn tiếp tục nhập giống Bạnh Đường Anh và năm 2001 nhập giống Đại Bi Hồng,song các giống này sinh trưởng chậm và vẫn đang được tiếp tục theo dõi (ĐàoQuang Nghị, 2012) Còn theo kết quả điều tra của Nguyễn Văn Dũng và Vũ MạnhHải (2005) tại 13 huyện của 7 tỉnh miền Bắc Việt Nam có tập đoàn vải khá phongphú Đã thu thập được 31 giống vải, trong đó tuyển chọn được các giống có khảnăng sinh trưởng, phát triển tốt, năng suất, chất lượng quả tương đương với nơinguyên sản là Bình Khê, Yên Hưng và Phú Yên (Vũ Thị Thanh Thủy, 2010).

1.1.2 Công tác bảo tồn và chọn tạo giống

Tài nguyên di truyền thực vật (Plant Genetic Resources - PGR) là nguyênliệu cơ bản và quan trọng trong chương trình bảo tồn và chọn tạo giống cây trồng.PGR có thể là cơ quan sinh sản hoặc sinh dưỡng như hạt, chồi, mô, tế bào, phấnhoa, phân tử ADN… PGR bao gồm toàn bộ các giống cây trồng, kể cả các loàihoang dã, các loài được thuần hóa hay các loài ngoại lai và bản địa (FAO, 1996;Dhillon và cs, 2003; Radhika và cs, 2014) Bảo tồn chính là bảo vệ sự đa dạng vàtránh sự xói mòn di truyền của thực vật Bảo tồn nguồn gen cây trồng cho lươngthực và nông nghiệp được coi là một chiến lược để phát triển nông nghiệp bền vững(Wither và cs, 1998) Tính đến năm 2010 đã có hơn triệu mẫu giống của các loàicây trồng đã được thu thập bảo quản (Vũ Xuân Trường và cs, 2017) Hiện nay, cácphương pháp nhằm bảo vệ đa dạng di truyền cũng phải tiến hành một cách tổng hợp

bằng nhiều phương pháp hỗ trợ cho nhau như: Insitu, Exsitu, Invitro… Đây là

nhiệm vụ vừa cấp bách, vừa lâu dài của toàn thế giới, tiến tới bảo vệ môi trườngsống một cách ổn định, cân bằng và bền vững.

Bảo tồn ngoại vi hay bảo tồn chuyển chỗ (Exsitu conservation): là bảo quản

hoặc duy trì quần thể ở nơi khác với nơi mà chúng sinh ra, tiến hoá và thích nghi.Đây là phương pháp bảo tồn mang tính cổ điển, được hình thành từ đầu thế kỷ này

và được triển khai rộng rãi từ sau thập kỷ 60 Bảo tồn exsitu bao gồm bảo quản kholạnh, bảo quản invitro và bảo quản trong điều kiện trồng trọt nhưng không phải tại

nơi tồn tại hoặc gieo trồng phổ biến của loài (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999) Đến

năm 2010, thế giới đang bảo tồn exsitu khoảng trên dưới 6 triệu mẫu giống, trong số

đó 83% của các ngân hàng gen cây trồng các nước Mỹ, Nga, Trung Quốc, NhậtBản, Ấn Độ, Hàn Quốc, Úc, Canada; 11% của các tổ chức quốc tế như CIAT, Trungtâm Nghiên cứu và phát triển Rau màu thế giới - The Asian Vegetable Research andDevelopment Center (AVRDC) (FAO, 2011).

Bảo tồn nội vi hay bảo tồn tại chỗ (Insitu conservation): là phương pháp bổtrợ cho những khiếm khuyết của phương pháp exsitu Bảo tồn insitu tài nguyên ditruyền thực vật khắc phục được những nhược điểm của bảo tồn exsitu đồng thời là

cơ sở vững chắc cho việc bảo vệ tổng thể tài nguyên đa dạng sinh học và bảo vệ môi

trường sinh thái (Vaughan và cs, 1992) Trên thế giới, công tác bảo tồn insitu đã,

đang được đầu tư phát triển và tập trung lưu giữ nguồn gen cây hoang dại như khuvực Trung Á, Turkmenistan có 19 vùng bao gồm hơn 1.000ha, Azerbaijan có 15vùng bao gồm 6.051ha và Kyrgyzstan 680ha Tại Brazil, Trung tâm CENARGENđã thành lập 10 khu dự trữ di truyền để bảo tồn các loài cây gỗ, cây ăn quả, cây lấyhạt, thức ăn gia súc, các loại cọ và họ hàng hoang dại của cây trồng như sắn và đậuphộng (FAO, 2011).

Bảo tồn và khai thác nguồn gen thực vật nông nghiệp có ý nghĩa vô cùngquan trọng trong đời sống của con người trên toàn thế giới cũng như ở nước ta Sinhvật nói chung và thực vật nói riêng là nguyên liệu trực tiếp nuôi sống con người vàđồng thời là nguyên liệu đầu vào cho các ngành sản xuất nông nghiệp, công nghiêp,y tế; bên cạnh đó, nó còn có vai trò vô cùng to lớn trong hệ sinh thái Chính vì vậy,

17

việc bảo tồn, khai thác tài nguyên thực vật nông nghiệp đã và đang trở lên cấp bách đối với toàn nhân loại cũng như ở Việt Nam.

Ở nước ta, theo Trung tâm Tài nguyên Thực vật, việc bảo tồn nguồn gen phảiluôn gắn với khai thác mới đạt được mục tiêu chung của công tác bảo tồn Nếu nguồngen chỉ được thực hiện giới hạn trong phạm vi bảo tồn thì mới đáp ứng được một phầnnhỏ về lưu giữ nguồn gen, trong nhiều trường hợp nếu chỉ lưu giữ nguồn gen thì sẽ trởthành vô nghĩa Bởi vậy, việc đẩy mạnh khai thác nguồn gen sẽ góp phần thực hiện có ýnghĩa và hiệu quả công tác bảo tồn Nguồn gen sau khi được thu thập, lưu giữ sẽ đượcđánh giá để phát hiện ra những nguồn gen có giá trị sử

dụng đưa vào sản xuất dưới hai hình thức sử dụng làm vật liệu trong chọn tạo giốnghoặc phát triển trực tiếp thành giống Ở Việt Nam, nguồn gen thực vật nông nghiệpđang được bảo tồn và khai thác phát triển một cách hệ thống và đạt được những kếtquả rất đáng khích lệ trong hơn 20 năm qua Mục tiêu cơ bản là bảo tồn, khai thácvà phát triển nguồn gen thực vật nông nghiệp một cách an toàn, bền vững, hiệu quảphục vụ cho mục tiêu lương thực và nông nghiệp Theo báo cáo của Bộ Nôngnghiệp & PTNT, tính đến năm 2015, công tác thu thập, bảo tồn nguồn gen đã đạtđược 38.344 mẫu giống, trong đó có hơn 2 000 mẫu giống của 120 loài cây trồngđược lưu giữ tại Ngân hàng gen hạt giống (kho lạnh) ở hai chế độ trung hạn và dàihạn; bao gồm: nhóm cây ngũ cốc cây ngũ cốc (11.356 mẫu giống); nhóm cây rau,gia vị (8.859 mẫu giống); nhóm cây đậu đỗ (6.296 mẫu giống) Các nguồn gen câycó củ (3.570 mẫu giống), cây ăn quả, cây công nghiệp (7.633 mẫu giống), nấm (78mẫu giống), hoa cây cảnh (434 mẫu giống), cây cải tạo đất và cây thức ăn gia súc(102 mẫu giống) được lưu giữ trên đồng ruộng, trong nhà lưới tại Trung tâm Tàinguyên thực vật và các đơn vị mạng lưới Lưu giữ nguồn gen trong Ngân hàng in-vitro cho 150 mẫu giống khoai môn sọ và 07 mẫu giống cỏ ngọt tại Trung tâm Tàinguyên thực vật (Vũ Xuân Trường và cs, 2017).

Đối với cây ăn quả nói riêng thì Châu Á và đặc biệt ở Đông Nam Á là mộttrung tâm quan trọng hàng đầu về sự đa dạng chủng loại cây ăn quả Trong số hơn12.000 loài thực vật của vùng này thì có nhiều loài cho quả ăn được Theo Bhag thìcó trên 500 loài cây ăn quả đang được trồng ở đây Những loại cây ăn quả chủ yếu

là xoài với 2.368 dòng/giống, cây có múi với 1.453 dòng/giống, vải với 185dòng/giống, mít với 522 dòng/giống… (Bhag và cs, 2011; Vũ Công Hậu, 1996;Trần Thế Tục, 1998, 1999) Trong đó, dự án “Bảo tồn và sử dụng đa dạng sinh họccác loài cây ăn quả nhiệt đới ở châu Á” đã được xây dựng và thực hiện ở 10 quốcgia bao gồm: Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Nepal,Philippines, Sri Lanka, Thái Lan và Việt Nam với số lượng được bảo tồn lên tới4.967 nguồn gen và số lượng thu thập mới là 1.685 nguồn gen Ở nước ta, hiện nayđã thu thập được 803 giống (395 giống địa phương và 408 giống nhập ngoại); lưugiữ được 704 dòng/giống (xoài: 100 dòng/giống, bưởi: 78 dòng/giống, chuối: 53dòng/giống, cam: 50 dòng/giống, dứa: 49 dòng/giống); lưu giữ trong nhà lưới là 247dòng/giống, 25 dòng/giống cây có hạt, 432 dòng/giống được lưu giữ ngoài đồng.Một số giống bưởi, chuối, nhãn và vải đã được bảo tồn, lưu giữ và phát triển như:bưởi Luận Văn, bưởi Trụ lông, bưởi Phúc Trạch, bưởi Đường Lá Cam, bưởi Diễn,chuối Tiêu Hồng, chuối Tiêu vừa Phú Thọ, nhãn Lồng Hưng Yên, nhãn HTM, vảiThiều Thanh Hà….

Bên cạnh đó, công tác phát triển và chọn tạo giống cây trồng ở nước ta cũngđang được quan tâm và thực hiện tốt Theo báo cáo Kết quả công tác bảo tồn, khaithác nguồn gen nông, lâm nghiệp và thủy sản giai đoạn 2011 - 2015 của Bộ Nôngnghiệp & PTNT, thông qua kết quả đánh giá nguồn gen đang được bảo tồn, nhiềugiống cây trồng triển vọng phục vụ sản xuất đã phục tráng, xác định và bình tuyểnnhư: lúa (Tám đa dòng - T3, lúa nếp, lúa chịu hạn, lúa tẻ thơm - LT3, lúa KD19),khoai môn sọ (KS5, KS4, KM-1), một số giống rau địa phương (cải Mào gà HoàiĐức, cải ngồng Lạng Sơn, cải Mèo Hòa Bình, Húng Láng, giống dứa Cayen khônggai Chân mộng; vải Hùng Long - VPH10; chuối Tiêu vừa Phú Thọ - VN1064; xoàiVân Du - XPH11; giống Lạc tiên - LPH04; giống cà phê chè - TN1 & TN2; quýt -PQ1; các dòng/giống dâu triển vọng (S7-CB, VA-201, Số 7, số 11, số 12, VH9 vàVH13), một số dòng vải (V-UHLV36.18, V-UHLV35.4, V-YH30.41 ); một sốdòng nhãn (PHS35.2, PSH35.5 ) Các giống được đưa vào sản xuất hàng hóa bao

pua; bí xanh Chữ thập, mướp đắng, củ từ Bon Nghệ An, khoai sọ muộn Yên Thế,bưởi Quế Dương, bưởi đường Hiệp Thuận, hồng Yên Thôn Các giống mới đượccông nhận sản xuất thử và chính thức như khoai lang rau KLR1, KLR3, KLR5,khoai môn nước KM-1, khoai sọ KS4, hoa Đuôi chồn đỏ, lúa DT66, DT80, DT82,DT88, KR1, SHPT2, HL5, đậu tương DT2008, DT2010, DT215, cam CT9, CT3 ,bơ BOOTH , REED, mía LS1, LS2, hoa ĐTH125, ĐTH199, lily Sorbonne, chuốiGL3-1, GL3-5 (theo báo cáo Hội thảo Tổng kết công tác bảo tồn nguồn genNông, Lâm nghiệp và Thủy sản giai đoạn 2011 - 2015 và định hướng giai đoạn2016 - 2020 của Bộ Nông nghiệp & PTNT).

Qua tìm hiểu khái quát về bốn loại cây ăn quả (bưởi, chuối, nhãn và vải) cógiá trị kinh tế cao chúng ta thấy đây là các nguồn gen vô cùng phong phú với nhiềuchủng loại khác nhau Chính vì vậy, việc xác định, phân loại giữa các giống sẽ gặprất nhiều khó khăn Phương pháp phân loại của các giống này chủ yếu được dựatrên đặc điểm hình thái và đặc tính sinh trưởng của chúng nên dễ gây sai sót khi sosánh cảm quan hay do các mẫu chưa được phát triển đầy đủ hoặc bị hư hỏng Hơnnữa, hiện nay vẫn chưa có phương pháp thống nhất giữa các nhà nghiên cứu khoahọc kể cả trong nước lẫn quốc tế, do vậy, việc nhận dạng các giống cây trồng cũngnhư phân loại chúng còn nhiều quan điểm khác nhau Từ đó công tác bảo tồn, chọntạo các giống bưởi, chuối, nhãn và vải sẽ gặp nhiều hạn chế Với thực trạng trên,chúng ta cần phải có một phương pháp có thể phân loại được một cách nhanhchóng, hiệu quả và chính xác hơn giữa các giống cây trồng nói chung và bốn đốitượng nghiên cứu trên nói riêng.

1.2 NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ

Đa dạng di truyền là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá thể trongcùng một loài và giữa các loài khác nhau; sự đa dạng về gen có thể được di truyềntrong một quần thể hoặc giữa các quần thể Đa dạng di truyền là kết quả của quátrình biến đổi trong vật chất di truyền sinh vật (trình tự ADN, số lượng cấu trúcnhiễm sắc thể) theo các con đường tự nhiên (lai, phân ly - tái tổ hợp, đột biến tựnhiên ) hay bởi bàn tay con người (lai - chọn tạo giống, gây đột biến, chuyển

gen…) Tất cả những quá trình này gây nên những biến đổi trong gen và tần sốalen, dẫn đến những thay đổi trong kiểu hình của sinh vật.

Đa dạng di truyền có vai trò và ý nghĩa hết sức quan trọng trong công nghệsinh học nông nghiệp Từ những kết quả đánh giá đa dạng di truyền, các nhà khoahọc có thể quy hoạch và bảo tồn các nguồn gen quý nhằm duy trì đa dạng sinh họchoặc hỗ trợ quá trình lai - chọn tạo giống thông qua chọn lựa các cặp bố mẹ trongcác phép lai nhằm thu được ưu thế lai cao nhất Nghiên cứu đa dạng di truyền đãđược thực hiện từ khá lâu với nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau, thông qua cácdữ liệu kiểu hình (chỉ thị hình thái), thành phần protein và hoạt chất (chỉ thị hóasinh) hay sự khác biệt (đa hình) trong ADN (chỉ thị phân tử, chỉ thị ADN) (NguyễnĐức Thành, 2014).

Chỉ thị phân tử ADN có nhiều loại được sử dụng để nghiên cứu đa dạng ditruyền, đa phần dựa vào kỹ thuật PCR Trong đó các chỉ thị SSR (Simple sequencerepeat hay Microsatellites) là thế hệ chỉ thị được sử dụng phổ biến ở các loài đã cótrình tự hệ gen tham chiếu hoàn chỉnh SSR là trình tự đơn lặp lại từ 1 - 10nucleotit Kỹ thuật SSR có một số ưu việt hơn các chỉ thị khác như: Cho nhiều alentrong một locut; phân bố đều trong genome; SSR cho thông tin cụ thể hơn so với ditruyền ty thể theo đường mẹ (vì có mức đột biến cao) và di truyền theo cả bố và mẹ;là chỉ thị đồng trội; có tính đa hình và đặc thù cao; có thể lặp lại ở các thí nghiệm,sử dụng ít ADN, rẻ và dễ tiến hành (Nguyễn Thành Đức, 2014)

Hiện nay, SSR là chỉ thị được chọn cho các nghiên cứu hồ sơ pháp lý, ditruyền quần thể và nghiên cứu động vật hoang dã Ở thực vật SSR được sử dụngtrong nghiên cứu đa dạng di truyền, trong chọn cặp lai, trong xác định con lai vàtrong lập bản đồ liên kết phân tử Trên thế giới cũng như ở Việt Nam việc ứng dụngchỉ thị SSR đã đem lại thành công trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau nhưcây lúa mạch (Nejdet và cs, 2010); cây cam (Vũ Văn Hiếu và cs 2015), cây lúa

(Nguyễn Thị Kim Liên và cs, 201 ; Đoàn Thanh Quỳnh và cs, 2016), cây hướng

dương (Zia và cs, 2014); cây lạc (Ngô Thị Thùy Linh và cs, 2016); cây sâm (Khuất

Thị Mai Lương và cs, 2018)… Còn trên cây ăn quả thì có chi Citrus (Amir và cs,

21

2013; Nimisha và cs, 2015); cây bưởi (Khuất Hữu Trung và cs, 2009; Nguyễn ThịTuyết và cs, 2018); cây nhãn (Khuất Hữu Trung và cs, 2010)

Ngày nay, với sự ra đời và phát triển thành công của công nghệ giải trình tựthế hệ mới và các cơ sở dữ liệu di truyền (NCBI, EMBL, DDBJ…) đặc biệt là ngânhàng ESTs (Expressed sequence Tags) thì việc phân lập và phát triển chỉ thị SSRdựa trên cơ sở trình tự sẵn có đã trở thành hướng đi nhanh chóng, đơn giản, ít tốnkém và ngày càng phổ biến Nhiều dữ liệu ESTs được công bố rộng rãi và trở thànhcông cụ hữu hiệu để phát hiện gen, có nghĩa trong công tác lâp bản đồ, nghiên cứuchức năng gen, hiệu chỉnh gen và so sánh các hệ gen (Ozgenturk và cs, 2010; Rudd,2003) ESTs là phần nhỏ của trình tự ADN, thường dài 200 - 500 nucleotit, đượctạo ra từ một hoặc cả hai đầu của một gen biểu hiện (từ đầu 5’ hay 3’ của cDNA).ESTs được tạo ra từ một phần đầu 5’ của cDNA (5’ EST) có khuynh hướng bảo tồngiữa các loài và không thay đổi nhiều trong một họ gen ESTs được tạo ra từ mộtphần đầu 3’ của cDNA (3’ EST) là dạng có thể sẽ rơi vào vùng không mã hóa hayvùng không dịch mã Do đó khuynh hướng bảo tồn giữa các loài thấp hơn nhữngtrình tự mã hóa Các thế hệ chỉ thị SSR phát triển dựa trên dữ liệu ESTs có ý nghĩađặc biệt trong nghiên cứu di truyền và chọn giống thực vật ở nhiều giống cây trồngquan trọng như họ cam quýt, ô lưu, lúa, ngô, đậu… (Kress và cs, 2012; Alenka vàcs, 2017).

Tuy nhiên, đối với các loài cây trồng chưa có dữ liệu hoàn chỉnh của hệ gen,thông tin trình tự chưa đủ thì chỉ thị SSR sẽ không phát huy được hết ưu điểm Dovậy, gần đây sử dụng chỉ thị SCoT (Start Codon Targeted) đã đem lại hiệu quả caotrong nghiên cứu đa dạng trên nhiều loại cây trồng khác nhau: cà tím, mướp đắng (Collard và cs, 2009; Wu và cs, 2013) Đây là thế hệ chỉ thị mới dựa trên vùng trìnhtự bảo thủ ngắn nằm xung quanh codon bắt đầu dịch mã ATG Cũng tương tự nhưchỉ thị RAPD hay chỉ thị ISSR, chỉ thị SCoT cũng là chỉ thị dựa trên phản ứng PCRsử dụng một mồi duy nhất, tuy nhiên vị trí gắn mồi của mồi SCoT nằm trên cả 2 sợiADN nên đoạn nằm giữa 2 vị trí gắn mồi này sẽ được khuếch đại bằng phản ứngPCR Chỉ thị này được phát triển dựa trên vùng bảo thủ của hầu hết tất cả các genquanh bộ ba bắt đầu mã hóa là ATG, phương pháp này sử dụng mồi đơn dài khoảng

18nu và trong phản ứng PCR thì thường sử dụng nhiệt độ gắn mồi là 500C.

Chỉ thị SCoT có một số những ưu điểm như đơn giản, tỷ lệ đa hình cao, chiphí thấp, liên quan trực tiếp tới vùng mã hóa… Chính vì thế, chỉ thị này đã đượcphát triển rộng rãi trên một số cây trồng như lúa (Collard và cs, 2009), nhãn (Chenvà cs, 2010), tầm bóp (Shangguo và cs, 2018), hoa hồng (Atika và cs, 2018)….

Qua một số kết quả khoa học, với đối tượng cây có múi như (bưởi, cam,chanh, quýt) đa số các nghiên cứu đều đạt kết quả tốt khi sử dụng bộ chỉ thị SSR đểđánh giá đa dạng di truyền Với đối tượng chuối, nhãn và vải cho đến nay cũngchưa có bộ chỉ thị ADN nào đặc hiệu Chính vì vậy, đề tài luận án đã tiến hành sửdụng bộ chỉ thị SCoT - đây là thế hệ chỉ thị mới dựa trên vùng trình tự bảo thủ ngắnvới hy vọng có thể đánh giá đa dạng di truyền được một số nguồn gen này từ đó cóthể chọn lọc các mẫu để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.

1.3 KHÁI NIỆM VỀ MÃ VẠCH ADN VÀ HỆ THỐNG GIẢI TRÌNH TỰGEN THẾ HỆ MỚI

1.3.1 Khái niệm về mã vạch ADN

Khái niệm về mã vạch ADN lần đầu tiên được Paul Hebert, nhà nghiên cứutại Đại học Guelph, Ontario, Canada đưa ra vào năm 2003, nhằm giúp nhanh chóngnhận diện các mẫu vật sinh học dựa trên một bộ chỉ thị khuếch đại vùng 648 bp của

gen CO1 (cytochrome - coxidase subunit 1) trong ti thể (Heber và cs, 2003) Mã

vạch ADN là trình tự nucleotide của một chuỗi ADN ngắn, có cùng nguồn gốc tổtiên, trong đó có vùng ít bị thay đổi (rất ổn định - bảo thủ) và có vùng dễ thay đổitrong quá trình tiến hóa Dựa vào mức độ thay đổi trong trình tự ADN này để đánhgiá sự sai khác di truyền giữa các sinh vật Như vậy, mã vạch ADN là một phươngpháp định danh mới, sử dụng một đoạn ADN chuẩn, ngắn nằm trong hệ gen củasinh vật đang nghiên cứu, nhằm xác định sinh vật đó thuộc về loài nào(http://www.barcodeoflife.org).

Một mã vạch ADN điển hình phải đáp ứng được các yêu cầu sau: Có tínhphổ biến cao để có thể thực hiện trên nhiều loài thực vật; Trình tự có tính đặc hiệucao và có hiệu suất nhân bản cao; Có khả năng phân biệt đồng thời được nhiều loài.

23

Sau khoảng 10 năm nghiên cứu và phát triển mã vạch ADN, đến nay các nhàkhoa học đã công bố trên 5.000 công trình khoa học trên các tạp chí khoa họcchuyên ngành, với 3.483.696 trình tự mã vạch ADN ở 215.513 loài sinh vật, trongđó động vật có 144.402 loài, thực vật có 54.478 loài, nấm và các dạng sinh vật kháccó 16.633 loài (thống kê đến 1/11/2014) Đến năm 2019, theo tổ chức Hệ thống dữliệu mã vạch sống - BOLD (Barcode of Life Data System), đã có khoảng 8 triệutrình tự mã vạch ADN ở 219 nghìn loài động vật, 69 nghìn loài thực vật và 23 nghìnloài ở nấm và các dạng khác (http://www.boldsystems.org/).

Phương pháp mã vạch ADN gồm 2 bước cơ bản là: xây dựng thư viện mãvạch ADN những loài đã biết và kết nối với các trình tự chưa biết để đối chiếu(Kress và cs, 2012) Tuy không thể thay thế phân loại truyền thống, nhưng mã vạchADN là một công cụ mới, có thể giúp bổ sung thông tin mới có ích trong các trườnghợp không phân loại được hay phân loại nhầm trước đây (Hebert và cs, 2004b;Janzen và cs, 2005), hoặc gợi ý để phát hiện loài mới trong phân loại hay gợi ý phânloại cho những mẫu vật chưa được mô tả và hỗ trợ phân loại nhanh chóng khi khôngcó các kiến thức phân loại chuyên sâu (Utsugi và cs, 2011) Việc thiết lập một cơ sởdữ liệu mã vạch ADN cho hệ thực vật của một quốc gia sẽ cung cấp một nền tảngmạnh mẽ cho một loạt các ứng dụng dựa trên nhận dạng các loài quy mô lớn(Natasha, 2015).

Mã vạch ADN đã có một tác động lớn đến việc đánh giá đa dạng sinh học.Việc thiết lập cơ sở dữ liệu các mã vạch ADN đang tiếp tục làm thay đổi hiểu biếtcủa chúng ta về sự đa dạng loài và giúp chúng ta có thể phân biệt giữa các loài tốthơn Cùng với sự phát triển của công nghệ giải trình tự gen mới đã làm cho kháiniệm mã vạch ADN được mở rộng để thêm những dữ liệu mới về bộ gen Theo EricCoissac và cs đã đưa ra thêm khái niệm mã vạch ADN mở rộng (extended barcode),và coi khái niệm mã vạch ADN hiện có là mã vạch ADN chuẩn (Eric và cs, 2016).

Mã vạch ADN chuẩn có một số hạn chế ở việc nhận dạng loài cho thực vật.Điều này là do ở thực vật, tốc độ tiến hóa của các gen trên ti thể không nhanh như ởđộng vật và một phần là do xu hướng lai giữa các loài với nhau nên không đủ saikhác để phân biệt được các loài (Hollingsworth và cs, 2011) Ngày nay, với sự