Bài giảng môn học Nguyên lý và phương pháp chọn giống cây trồng - Chương 3: Nguồn gen thực vật cung cấp cho người học các kiến thức: Một số khái niệm, các học thuyết về nguồn gen, xói mòn nguồn gen, thu thập nguồn gen thực vật, bảo tồn nguồn gen thực vật,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ NỘI DUNG CỦA CHƢƠNG Một số khái niệm Chƣơng NGUỒN GEN THỰC VẬT Các học thuyết nguồn gen Xói mịn nguồn gen Thu thập nguồn gen thực vật Bảo tồn nguồn gen thực vật Đánh giá nguồn gen thực vật Sử dụng nguồn gen thực vật 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 2.1.1 Khái niệm nguồn gen thực vật Nguồn gen thực vật tập hợp tồn gen có hệ thực vật, đƣợc sử dụng làm vật liệu cho việc cải tiến, chọn tạo giống trồng Nguồn gen thực vật bao gồm: loài hoang dại, họ hàng hoang dại, giống địa, giống địa phƣơng, giống cải tiến giống nhập nội 2.1.2 Đa dạng sinh học Theo Công ƣớc Đa dạng sinh học năm 1992, “Đa dạng sinh học phong phú thể sống có hệ sinh thái cạn, dƣới nƣớc biển tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên Đa dạng sinh học bao gồm đa dạng loài (đa dạng di truyền hay gọi đa dạng gen), loài (đa dạng loài) hệ sinh thái (đa dạng sinh thái)” 2.1.3 Đa dạng di truyền (Genetic diversity) Theo công ƣớc đa dạng sinh học (1992):“Đa dạng di truyền phong phú biến dị cấu trúc di truyền cá thể bên loài loài; biến dị di truyền bên quần thể” Wanda W Collins cs (1999), Mohd Said Saad V Ramanatha Rao (2001) đƣa khái niệm “Đa dạng di truyền nhiều gen lồi, lồi có cá thể tổ hợp gen đặc thù chúng, điều có nghĩa lồi có quần thể khác nhau, quần thể có tổ hợp di truyền khác nhau” Đa dạng di truyền biến dị sinh vật sống di truyền lại biến dị di truyền cho hệ sau, tạo lồi quần thể thích nghi, sinh trƣởng thay đổi thích nghi với mơi trƣờng mơi trƣờng thay đổi 2.1.4 Đa dạng loài 2.1.6 Xác định mức độ đa dạng Đa dạng loài phong phú loài đƣợc tìm thấy hệ sinh thái vùng lãnh thổ xác định thông qua điều tra, kiểm kê Sự phong phú lồi (species richness): phân tích mức độ phong phú loài cộng đồng, phƣơng pháp xác định đa dạng đơn giản tìm số lồi cộng đồng Đa dạng loài thể số lƣợng loài khác sinh sống khu vực định (rừng mƣa, rừng ngập mặn, rừng nhiệt đới) Nó xác định số lồi tìm thấy quan sát mẫu (ký hiệu S) Minh họa giá trị S thơng qua đồ thị cung cấp thơng tin mức độ phong phú loài cộng đồng 2.1.5 Đa dạng hệ sinh thái Một số công thức tính S nhƣ sau: Hệ sinh thái (ecosystems) tập hợp quần xã sinh vật (bao gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ sinh vật phân huỷ) với mơi trƣờng vật lí xung quanh nơi mà quần xã tồn tại, sinh vật tƣơng tác với với môi trƣờng để tạo nên chu trình vật chất biến đổi lƣợng S=n+((n-1)/n)k Trong đó: S = phong phú lồi (species richness); n = tổng số lồi có mặt quần thể mẫu; k = số loài tìm thấy mẫu Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 2.2 CÁC HỌC THUYẾT VỀ NGUỒN GEN THỰC VẬT 2.2.1 Kiểu sinh thái Mỗi loài sinh vật có khả chịu đựng khác trƣớc điều kiện sinh thái (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…) Những lồi có khả chịu đựng rộng với biến động yếu tố sinh thái (giới hạn sinh thái rộng) có phân bố rộng rãi, sống phát triển nhiều vùng sinh thái khác Theo N.I Vavilov phát tán cá thể loài đến sống nhiều vùng, địa phƣơng khác nhau, trình sống, phát triển thích nghi lâu dài lồi vùng sinh thái khác hình thành kiểu gen qui định đặc điểm hình thái đặc trƣng cho vùng đƣợc gọi kiểu sinh thái 2.2.2 Biến dị, di truyền chọn lọc tự nhiên Darwin ngƣời dùng khái niệm biến dị (gọi tắt biến dị cá thể) để đặc điểm sai khác cá thể lồi phát sinh q trình sinh sản Ông nhận xét rằng, tác động trực tiếp ngoại cảnh hay tập quán hoạt động động vật gây biến đổi đồng loạt theo hƣớng xác định, có ý nghĩa chọn giống tiến hoá Darwin cho biến dị, di truyền chọn lọc tự nhiên động lực tiến hóa mn lồi Đã hình thành nên đa dạng lồi, đa dạng di truyền đa dạng sinh học ngày Nhƣ vậy, cần trì, hỗ trợ để tăng đa dạng di truyền thúc đẩy thực vật tiến hóa thích nghi với điều kiện mơi trƣờng 2.2.4 Trung tâm phát sinh trồng Hình 2.1 Loại hình sinh thái lúa (Nguồn Fischer cs., 2003) 2.2.3 Học thuyết dãy biến dị tƣơng đồng Học thuyết dãy biến dị tƣơng đồng đƣợc N I Vavilov đƣa vào năm 1922 Theo học thuyết loại hình thực vật gần nhƣ họ, chi, loài có hàng loạt biến dị di truyền giống nhau, mơ tả tóm tắt mơ hình tốn học nhƣ sau: 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 loại hình thực vật có quan hệ họ hàng gần nhau; biến dị xuất a, b, c, d,… có loại hình có loại hình khác Các vùng trồng đƣợc hóa Sự đa dạng di truyền trồng tuỳ thuộc vào trung tâm phát sinh, yêu cầu trình độ văn minh dân tộc giới Theo N I Vavilov phần lớn trồng có nguồn gốc từ châu Á, số 600 loại trồng có 400 loại bắt nguồn từ châu Á, gần 100 loại từ châu Mỹ, loại lại có nguồn gốc từ nhiều nơi khác giới Năm 1926, N I Vavilov dựa việc phân tích mơ hình biến dị đề xuất học thuyết nguồn gốc phát sinh trồng, ông cho giới có trung tâm phát sinh trồng Zukovxki P.M bổ sung thêm xác định có 12 trung tâm phát sinh tất lồi trồng Tại trung tâm nơi tập trung đầy đủ gen chi (Genus) loài (Species) trồng Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ a) Trung tâm Trung Quốc – Nhật Bản Đây trung tâm lớn nhất, bao gồm vùng núi miền Trung miền Tây Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản vùng đất thấp lân cận Trung tâm chứa đựng khối lƣợng khổng lồ biến chủng khoảng 140 loài trồng khác nhau, có hầu hết lồi trồng quan trọng nhƣ: lúa (Oryza sativa L.), đậu tƣơng (Glycine max), đậu Adzuki (Vigna angularis), đậu cô ve (Phaseolus vulgaris), đào (Prunus persica), cam (Citrus sinensis), quýt, chanh (Citrus aurantifolia), chè (Camellia sinensis), cải (cải bắp, xu hào, xu lơ, cải củ, cải bẹ), ngơ nếp, lồi táo (Malus sp.; Zizophus sp.) Đây nơi phát sinh lạc, vừng (Sesamum indicum L.), thuốc phiện, sâm, cao lƣơng, đay, gai, cải dầu Nơi thoả mãn nguồn gen quý giá nhiều loài trồng quan trọng trồng phổ biến nƣớc ta nhƣ lúa nƣớc, ngô, đậu tƣơng, lạc, đay, gai, chè, thuộc họ cam quýt Thu thập nguồn gen lúa lai Quảng Tây – Trung Quốc (20.000 mẫu) Vòi nhuỵ lúa dại Bao phấn lúa dại Đánh giá mẫu lúa dại b) Trung tâm Đông Dƣơng – Indonesia Là trung tâm phát sinh lúa nƣớc loài phụ indica javanica, quê hƣơng nhiều loài ăn nhiệt đới nhƣ dứa, xoài, sầu riêng, măng cụt, chơm chơm, mít, mãng cầu, củ từ (Dioscorea spp.), bƣởi (Citrus maxima), chuối (Musa spp.), dừa (Cocos nucifera) c) Trung tâm Australia Là trung tâm thứ phát sinh lồi bơng Hải đảo (Gossypium barbadense L.) Ở tìm thấy 500 605 lồi có dầu nhiệt đới, 21 lồi thuốc có lồi hồn tồn miễn dịch với bệnh phấn trắng (một bệnh nguy hiểm số với nghệ trồng thuốc giới), tìm thấy 19 lồi chi Oryza Bảo quản nguồn gen lúa Thái Lan Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 d) Trung tâm Nam Á Chủ yếu lục địa Ấn Độ Là trung tâm đóng vai trị lớn lịch sử trồng trọt giới Nơi tổ tiên lúa trồng (lồi phụ Indica) mía Ngƣời ta tìm thấy biến chủng phong phú lúa trồng lồi phụ Indica, dạng hình lúa dại dạng trung gian thuộc chi Oryza loài O sativa Đây nơi phát sinh vừng, gai, bạc hà, cao lƣơng, kê (Eleusine coracana L.), đậu mỏ (Cicer arietinum), đậu bƣớm (Vigna aconitifolia), đậu nho nhe (Vigna umbellate), đậu ngựa (Macrotyloma uniflorum), đậu măng (Vigna unguiculata), cà tím (Solanum melongena), khoai sọ (Colocasia antiquorum), dƣa chuột (Cucumis sativus), (Gossypium arboretum - 2X), đay (Corchorus capsularis), hồ tiêu (Piper nigrum), chàm (Indigofera tinctoria) nhiều loại thuốc, rau khác g) Trung tâm Địa Trung Hải Là trung tâm phát sinh lúa mì cứng, củ cải đƣờng, bắp cải, trung tâm thứ cấp nho, táo, cà rốt, đậu Hà Lan, đậu côve, yến mạch vỏ (Avena strigosa), đậu ván (Vicia faba), bắp cải (Brassica oleracea), ô liu (Olea europaea), rau diếp (Lactuca sativa) Các loại hình chịu ảnh hƣởng hệ thống trồng trọt kỹ thuật cao h) Trung tâm châu Phi e) Trung tâm Trung Á Bao gồm miền Tây bắc Ấn Độ, Apganixtan, Uzbekixtan, vùng Tây Thiên Tân Là trung tâm phát sinh lúa mỳ mềm (Triticum aestivum), mạch đen (Secale cereale), đậu Hà Lan (Pisum sativum), đậu ngựa, hành tây, dƣa bở, anh đào, nho, đậu lăng (Lens culinaris), đậu mỏ (Cicer arietinum), vừng (Sesamum indicum); trung tâm sơ cấp lanh (Linum usitatissimum), cà rốt (Daucus carota), cải củ (Raphanus sativus), lê (Pyrus communis), táo (Pyrus malus), óc chó (Juglans regia) f) Trung tâm Tây Á (Cận Đông) Gồm vùng lãnh thổ lớn tiểu vƣơng quốc Ả Rập thống nhất, Iran, Irắc, Kapkaz, vùng thƣợng Turmenia, bán đảo Ả Rập Là quê hƣơng lúa mỳ (Triticum monococcum), lúa mỳ cứng (Triticum durum), lúa mỳ (Triticum turgidum), lúa mỳ không râu (Triticum aestivum), mạch hai hàng (Hordeum vulgare), giống địa Là trung tâm phát sinh đại mạch, loài đậu nhƣ đậu xanh, đậu biếc, lạc; nơi quê hƣơng cà phê, ca cao, cao lƣơng, châu Phi, thầu dầu, lúa nƣớc châu Phi (Oryza glaberima) phƣơng, mạch đen (Secale cereale), yến mạch đỏ (Avena i) Trung tâm châu Âu – Xiberi (Medicago sativa), vừng (Sesamum indicum), dƣa (Cucumis Là trung tâm phát sinh củ cải đƣờng, bắp cải, cỏ ba lá, nho, lê, mận, anh đào, dâu tây, hoa bia melo), hạnh nhân (Amygdalus communis), sung (Ficus carica), lựu k) Trung tâm Trung Mỹ (Mexico, Goatemala, Hondurat Panama) Là nơi phát sinh ngô Ở tìm thấy ngơ dại (Trypsacum sp Teosinte sp.) Là trung tâm phát sinh nhiều thuộc đậu chi Solanum có khoai tây trồng (Solanum tuberosum) Rất nhiều loài khoai tây dại tồn vùng Đây quê hƣơng thuộc họ bầu bí, ca cao, bơng luồi (Gossypium hirsutum) thuốc l) Trung tâm Nam Mỹ byzantina), đậu mỏ (Cicer arietinum); trung tâm thứ cấp đậu lăng (Lens culinaris), đậu Hà Lan (Pisum sativum), linh lăng xanh (Punica granatum), nho (Vitis vinifera), mơ (Primus armeniaca) 2.3 XÓI MÕN NGUỒN GEN THỰC VẬT 2.3.1 Khái niệm Wilkes (1984) đƣa ba mức đe dọa đến nguồn tài nguyên đa dạng nguồn tài nguyên di truyền thực vật nhƣ sau: Xói mịn di truyền: kỹ thuật cải tiến giống trồng phát triển loại trừ giống hay nguồn gen gốc tạo giống trồng cải tiến Nơi quê hƣơng cà chua, hƣớng dƣơng, lạc, ớt, loài bầu bí, dƣa, ca cao (Theobroma cacao), cao su (Hevea brasiliensis), cà phê (Coffea Arabica), khoai lang (Ipomoea batatas), khoai tây (Solanum tuberosum), đậu lima (Phaseolus lunatus), cà chua (Lycopersicon esculentum), hải đảo (Gossypium barbadense - 4X), đu đủ (Carica papaya) thuốc (Nicotiana tabacum) Nguồn di truyền dễ tổn thƣơng: nguồn di truyền dễ tổn thƣơng m) Trung tâm Bắc Mỹ nguồn tài nguyên di truyền, làm phá vỡ quần xã ổn định nguồn tài nguyên di truyền dẫn đến biến số đa dạng di truyền mong muốn Là nơi phát sinh dâu tây, khoai tây, thuốc lá, nho, bông, hƣớng dƣơng châu Mỹ, táo, mận, đào rủi ro nông nghiệp đầu tƣ cao với lƣơng thực thƣơng mại nƣớc phát triển Tổn thƣơng di truyền mỏng manh tảng di truyền hẹp, canh tác đơn độc phạm vi rộng lớn (sự đồng hàng triệu cây) bao trùm hàng nghìn rủi ro lớn gặp bất thuận hay dịch hại Sự tuyệt chủng: biến loài tiềm cấu tạo nên Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 10 Chặt phá rừng Áp lực dân số Chăn thả mức 2.3.3 Hậu xói mịn nguồn gen Xói mịn văn hóa, tập qn kiến thức địa; Giống thay giống địa phương 20 Dịch hại 30 Du canh 40 Luật pháp sách 50 Xung đột quyền lợi Số nước 60 Chuyển đổi mục đích sử dụng đất 70 Ảnh hưởng môi trường 80 Khai thác mức 90 7/18/15 Sản xuất nông nghiệp ổn định, giống cải tiến, giống lai đồng di truyền; Những vùng khó khăn giảm đa dạng giống địa phƣơng nguyên nhân giống địa phƣơng có dần bị xói mịn; Xói mịn nguồn tài ngun đất; Xói mịn nguồn tài ngun nƣớc; Thảm họa thiên tai; Nguyên nhân Phát sinh dịch bệnh Hình 2.3 Những ngun nhân gây xói mịn di truyền (Nguồn Stanislav Magnitskiy, 2000) 2.4 THU THẬP NGUỒN GEN 2.4.2 Phƣơng pháp thu thập nguồn gen 2.4.1 Nhiệm vụ thu thập nguồn gen thực vật a) Các bƣớc thực thu thập nguồn gen thực vật Lựa chọn ƣu tiên thu thập nguồn gen bị đe dọa tuyệt chủng, nguồn gen quý, đặc hữu vùng, quốc gia Thành lập nhóm cán thu thập nguồn gen: Chun gia có chun mơn Có hai loại nhiệm vụ thu thập nguồn tài nguyên di truyền thực vật thu thập nguồn gen đặc thù thu thập theo mục tiêu rộng học, kiến thức địa… Kỹ thuật viên thành thạo sử dụng trang thiết bị (i) Nhiệm vụ đặc thù: Thu thập biến dị đặc thù, trồng đặc thù vật liệu đặc thù (ii) Thu thập phạm vi rộng: thu thập nhiều cây, có mặt vùng thực thời gian thu thập Phân loại thu thập nguồn gen nhƣ sau: - Các giống nguyên thủy loài địa, giống địa phƣơng - Loài hoang dại thân thuộc mà loài trồng tiến hóa từ lồi - Lồi hoang dại ngƣời sử dụng - Lồi hoang dại có tiềm sử dụng - Các giống cũ giống tiến sâu thực vật học, di truyền, chọn giống, nơng học, sinh thái học, xã hội phân tích, đo lƣờng thiết bị bảo quản mẫu nguồn gen sau thu thập Chuẩn bị điều kiện thu thập: chƣơng trình, đề án với mục tiêu rõ ràng, sở vật chất tài Xây dựng phiếu thu thập, kế hoạch chi tiết đợt thu thập Thực thu thập: gồm hai giai đoạn thu thập thông tin thứ cấp thu thập trƣờng Kết thúc thu thập: điều chỉnh hồn chỉnh thơng tin để vào sở dự liệu ban đầu, đánh số đeo thẻ Mẫu nguồn gen thu thập đƣợc xử lý tránh hƣ hỏng nhiễm bệnh Xây dựng sở liệu bảo tồn b) Hình thức tổ chức thu thập nguồn gen c) Phƣơng pháp lấy mẫu Tổ chức đồn cán có chun mơn điều tra thu thập: hình thức Có phƣơng pháp sau: đảm bảo độ xác cao chi phí tốn kinh phí, nhân lực, thời gian khó khăn thu thập phạm vi rộng Hình thức thường áp dụng cho thu thập nguồn gen đặc thù Xây dựng mạng lưới thu thập, bảo tồn trao đổi nguồn gen Phƣơng pháp lấy mẫu hỗn hợp điểm thu hoạch ngẫu nhiên bông, số lƣợng nhƣng vài điểm quan nghiên cứu bảo tồn địa phương Hình thức Đƣờng lấy mẫu ruộng: cán thu thập ngang qua điểm thu thập phạm vi rộng ruộng lần theo hình chéo zigzag tránh lấy mẫu Hợp đồng thu thập với quan chun mơn địa phương, hình thức tốn độ xác khơng cao Hợp tác quốc tế trao đổi nguồn gen hình thức có nhiều ưu điểm tăng đa dạng phong phú nguồn gen Tuy nhiên cần xây dựng mục tiêu cụ thể, xác định nước quan trao đổi công quanh đƣờng biên Phƣơng pháp lấy mẫu theo kẻ ô có đại diện tối đa quần thể điểm lớn có điều kiện thổ nhƣỡng - sinh thái khác biệt Phƣơng pháp lấy mẫu đám tác kiểm dịch chặt chẽ Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Tần suất lấy mẫu (số mẫu điểm) cỡ mẫu khống chế mức đa dạng di truyền sinh thái nông nghiệp điểm thu thập Bảng 2.1 Loại quần thể, điểm số mẫu Cán thu thập nên sử dụng phƣơng pháp tiếp cận thực tế, quan sát chỗ để đƣa kỹ thuật lấy mẫu phù hợp Điểm/ngày Số (bơng)/điểm + Ít cải tiến 20 - 40 15 - 30 Cỡ mẫu nhƣ số mẫu tối ƣu điểm đảm bảo chứa 95% tất alen locus ngẫu nhiên quần thể mục tiêu + Không cải tiến 10 - 20 30 - 50 Khoảng 50 hạt bắp để đảm bảo có tổng số 2.500 đến 5.000 hạt với mẫu phổ biến trồng có biến động cao + Hoang dại 10 - 15 40 - 60 Với lồi có bơng, gié nhƣ kê từ 2.000-4.000, phần yêu cầu lấy 50 hạt + Giao phấn 10 - 15 30 - 60 Lấy mẫu ngô ruộng 10-20 bƣớc chân thu bắp, chia theo mặt cắt ngang 5-10 hàng lấy mẫu hàng Lấy mẫu có mọng nhƣ cà chua, ớt, dƣa chuột tƣơng tự nhƣ ngô, chứa 50 hạt khoảng 50 -100 Những loài có hạt lấy số lớn để đạt 2.500-5.000 hạt mẫu, số thu đƣợc 100 đến 1.000 hạt 7/18/15 Kiểu quần thể Nơi thu thập: có bốn địa điểm thu thập nguồn gen khu vực thu thập nguồn gen là: ruộng nông dân; bếp vƣờn hộ; chợ; khu vực đền, chùa, nhà thờ…; khu vực hoang dại tự nhiên d) Phƣơng pháp thu thập đặc thù với loại nguồn gen Thu thập nguồn gen lấy hạt Thu thập nguồn gen có củ Phƣơng pháp lấy mẫu đƣợc thực theo kiểu ngẫu nhiên cách thu thập theo khoảng cách định dọc theo mặt cắt ngang khơng 50 nhƣng không nhiều 100 Thu thập nguồn gen lấy củ khó khăn so với việc thu thập nguồn gen lấy hạt: Tốn nhiều thời gian, vật liệu thu thập cồng kềnh, khó bảo quản vận chuyển Mỗi lấy 50 hạt, cho mẫu chứa từ 2.500 (đối với quần thể tƣơng đối đồng nhất) đến 5.000 hạt (đối với quần thể có biến động lớn) Việc thu thập phải đƣợc tiến hành vào giai đoạn chín, thu mẫu sớm củ cịn non khó cho việc bảo quản nhân giống, để già chết khó cho việc tìm kiếm Nếu lồi có nhỏ hạt thu số ba sát bên cạnh để đủ 50 hạt Nếu lồi có nhiều chùm quả, bơng, với số lƣợng hạt lớn, thu phần để có đủ 50 hạt Mẫu thu thập khó giữ sống q trình vận chuyển bảo quản lâu dài Vùng thu mẫu phụ thuộc vào loài cây, đặc biệt phƣơng thức sinh sản, mức độ chu chuyển gen quần thể… Khi tiến hành thu thập nguồn gen có củ, tuỳ thuộc vào vật liệu thu thập vật liệu hoang dại hay vật liệu trồng trọt mà ta có tiêu chí thu thập khác Việc lấy mẫu phải theo nguyên tắc lấy mẫu quần thể lấy mẫu cá thể Thu thập ăn thân gỗ: Đối với thu thập vật liệu hoang dại: Khi thu thập cần lƣu ý số vấn đề sau: Các loài hoang dại tồn thành quần thể, nhƣng kiểu gen tự nhân lên diện tích rộng lớn Các phận thu thập thƣờng có kích thƣớc tƣơng đối lớn, cần tính tốn kỹ lƣỡng số lƣợng mẫu cần thu thập trƣớc lên kế hoạch tiến hành thu thập Khi thu thập cần quan sát kỹ lƣỡng kiểu hình tiến hành theo phƣơng thức sau: Thu thập củ từ 10 - 15 cá thể làm mẫu hỗn hợp Diện tích điểm lấy mẫu 100 x 100m nhỏ Lấy mẫu nhiều điểm tốt lấy nhiều điểm Chọn điểm lấy mẫu phạm vi môi trƣờng rộng tốt Bổ sung mẫu hạt Nếu lƣợng mẫu không đảm bảo, lƣợng mẫu nhiều tốn kém, nhiều thời gian thu mẫu, khó khăn cho việc bảo quản… Hạt số loại cây ăn nhiệt đới thân gỗ khó bảo quản, thu thập hạt cần đƣợc gieo ngay, Thông thƣờng loài thu thập phận sinh dƣỡng nhƣ chồi, đoạn cành để giâm ghép Cây ăn thân gỗ thƣờng phân bố rải rác nên lấy mẫu thực cụ thể không lấy mẫu theo quần thể nhƣ hàng năm thấp thân bụi Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Đối với thu thập vật liệu trồng trọt: Vật liệu trồng trọt vật liệu sử dụng nhân vơ tính (dịng vơ tính), khơng phải quần thể, việc lấy mẫu mang tính chọn lọc Phƣơng pháp lấy mẫu theo tiêu chí sau: Thu thập in vitro: Đầu năm 1980, IPGRI Ủy ban Tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IBPGR) gợi ý ứng dụng công nghệ sinh học thực vật (nuôi cấy mô tế bào in vitro) để thu thập nguồn gen thực vật Sử dụng nuôi cấy mô để phát triển đổi thu thập nguồn gen thực vật in vitro, đặc biệt lồi đặc thù khó thực thu thập Thu thập giống (kiểu hình thái phân biệt đƣợc mắt phƣơng pháp thu thập truyền thống thƣờng) khác biệt chợ làng/bản Năm 1984, IPGRI khuyến nghị sử dụng phƣơng pháp thu thập nguồn Lấy mẫu lặp lại khoảng cách 10-50km vùng; khoảng gen in vitro với số lồi thực vật châu Á chƣơng trình nghiên cứu cách phụ thuộc vào khoảng cách chợ làng/bản khởi đầu nhiều nƣớc Thu thập tồn kiểu hình thái điểm thu thập Mẫu Phƣơng pháp thu thập in vitro có hiệu lồi khơng thể thu trùng lặp chỉnh lý loại bỏ sau thập phận sinh dƣỡng, hạt hạt tƣơi khó vận chuyển mẫu sống Bổ sung mẫu hạt có (vật liệu thu dừa) từ nơi thu thập nơi bảo tồn, vật liệu thu thập lớn nhƣ dừa Phƣơng pháp thu thập in vitro đƣợc áp dụng với nhiều trồng nhƣ ca cao, nho, cà phê, cọ dầu, chuối Kỹ thuật thu thập in vitro 2.4.3 Tƣ liệu hóa xếp nguồn gen ngân hàng gen Thiết lập ni cấy in vitro phịng thí nghiệm động gồm: Chọn lọc mô phù hợp để khử trùng ni cấy Cắt kích thƣớc mơ phù hợp a) Phân loại theo hệ thống phân loại thực vật b) Phân loại theo nguồn gốc xuất xứ Loại bỏ phần dƣ thừa, sâu bệnh rửa sơ Tiệt trùng bề mặt mô thực vật Rửa bỏ chất tẩy Cắt bỏ phần không cần thiết gây hại cho mơ Cấy mơ vào bình dinh dƣỡng nút kín c) Phân loại theo điều kiện sinh thái d) Phân loại dựa nhiễm sắc thể e) Phân nhóm di truyền dựa kiểu hình marker phân tử Chuyển nguồn gen vào tủ định ôn 2.5 BẢO TỒN NGUỒN GEN THỰC VẬT 2.5.1 Bảo tồn nội vi (in situ = on - site) Bảo tồn nội vi trì quần thể thực vật điều kiện tự nhiên nơi xuất tiến hóa lồi trồng Nguồn gen thực vật đƣợc bảo tồn nơng trại, vƣờn gia đình đồng ruộng Các loài lâm nghiệp hoang dại thƣờng đƣợc tạo vùng bảo tồn nhƣ vƣờn quốc gia khu bảo tồn Các phƣơng pháp bảo tồn nội vi: 2.5.2 Bảo tồn ngoại vi (ex situ = off - site) Bảo tồn ngoại vi đƣa nguồn gen khỏi điều kiện tự nhiên sinh sống khỏi hệ thống sản xuất đƣa đến bảo tồn Trung tâm, Viện nghiên cứu… Hiện có phƣơng pháp bảo tồn khác gồm: Ngân hàng gen hạt Ngân hàng gen đồng ruộng, chia thành phƣơng pháp nhỏ: Các loài tạo hạt Các lồi khơng kết hạt Các lồi lƣu giữ vật liệu vơ tính có chu kỳ sống lâu Bảo tồn nguồn gen trang trại Bảo tồn in vitro với hai nhóm trồng, trồng kết hạt trồng sinh sản sinh dƣỡng chia thành hai loại bảo tồn tế bào/mô bảo tồn hạt phấn Bảo tồn vƣờn gia đình Ngân hàng ADN (DNA banking) Bảo tồn tự nhiên (bảo tồn lâm nghiệp hoang dại khu Bảo tồn lạnh (cryoconservation banks) bảo vệ vƣờn quốc gia) Vƣờn thực vật (botanical gardens) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 2.6 ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN THỰC VẬT 2.6.1 Đánh giá đặc điểm nơng sinh học hình thái 2.6.2 Ứng dụng cơng nghệ sinh học đánh giá nguồn gen 2.7 SỬ DỤNG NGUỒN GEN THỰC VẬT 2.7.1 Sử dụng nguồn gen hoang dại họ hàng hoang dại thân thuộc 2.7.2 Sử dụng giống trồng địa giống địa phƣơng 2.7.3 Sử dụng giống trồng cải tiến, giống ƣu lai giống chuyển gen ...Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 2. 2 CÁC HỌC THUYẾT VỀ NGUỒN GEN THỰC VẬT 2. 2.1 Kiểu sinh... trƣờng 2. 2.4 Trung tâm phát sinh trồng Hình 2. 1 Loại hình sinh thái lúa (Nguồn Fischer cs., 20 03) 2. 2.3 Học thuyết dãy biến dị tƣơng đồng ? ?Học thuyết dãy biến dị tƣơng đồng đƣợc N I Vavilov đƣa vào... lồi - Loài hoang dại ngƣời sử dụng - Loài hoang dại có tiềm sử dụng - Các giống cũ giống tiến sâu thực vật học, di truyền, chọn giống, nông học, sinh thái học, xã hội phân tích, đo lƣờng thiết