Nghiên cứu giám định một số loài giổi ăn hạt (michelia spp ) ở việt nam bằng chỉ thị hình thái và phân tử​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU GIÁM ĐỊNH MỘT SỐ LOÀI GIỔI ĂN HẠT (Micheliaspp.) Ở VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ HÌNH THÁI VÀ PHÂN TỬ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC M SỐ 42 02 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS VŨ QUANG NAM PGS TS BÙI VĂN THẮNG Hà Nội – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, hướng dẫn khoa học giảng viên PGS.TS Vũ Quang Nam PGS.TS Bùi Văn Thắng – Viện Công nghệ sinh học trường Đại học Lâm nghiệp Các nội dung nghiên cứu, kết nêu đề tài trung thực chưa công bố nghiên cứu khác Luận văn sử dụng thông tin, số liệu từ báo nguồn tài liệu tác giả khác có trích dẫn thích nguồn gốc đầy đủ Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu khác cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tn thủ kết luận đánh giá luận văn hội đồng khoa học N i g y th g Người cam đoan Trần Thị Thu Hiền ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu trường Đại học Lâm nghiệp, thân l nh hội nhiều kiến thức qu quan tâm, giúp đ nghiệp Tôi xin gửi lời cảm trong, ngồi nhà trường, đến gia đình, bạn b đồng nghiệp ủng hộ, giúp đ , tạo điều kiện vật chất, tinh thần cho suốt thời gian vừa qua Luận văn tốt nghiệp hỗ trợ phư ng diện từ đề tài nghiên cứu khoa học c bản, tài trợ Quỹ Phát tri n khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED), giai đoạn 2017 – 2020, Mã số: 106.03– 2017.16 PGS.TS Vũ Quang Nam làm Chủ trì với tên “Nghiên cứu giám định lồi Giổi hạt Việt Nam (Michelia spp.) bằ g phươ g ph p hì h thái, phân tử v si h th i” Tôi xin chân thành cảm n giúp đ qu báu đó! Tơi xin bày tỏ lịng biết n sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Quang Nam PGS.TS Bùi Văn Thắng – Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi giúp đ tơi từ hình thành tưởng, q trình thực hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học Đặc biệt, xin cảm n cô giáo Th.S Nguyễn Thị Hải Hà cô giáo Th.S Nguyễn Thị Th Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp trực tiếp hướng dẫn tơi thực thí nghiệm phân tử, phân tích số liệu đ luận văn hoàn thành Mặc dù có nhiều cố gắng, đề tài nghiên cứu khoa học h n không tránh khỏi nh ng thiếu sót Kính mong nhận đóng góp kiến qu Thầy Cơ giáo, bạn b đồng nghiệp đ đề tài nghiên cứu khoa học tơi hồn thiện h n Tơi xin trân trọng cảm n! Ni gy g th Học vi n Trần Thị Thu Hiền iii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii Đ T VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát đối tượng nghiên cứu Ng h (Magnoliaceae) h Ng (Magnolioideae)……………………………………5 1.1.3 Chi iổi (Michelia L.) Lo i iổi hạt (Michelia spp.) 1.2 Tổng quan DNA mã vạch (DNA barcode) 12 iới thiệu DNA ã vạ h 12 C đặ điể bả ủ trì h tự DNA ã vạ h…………………… 14 M t số o us đượ sử dụ g tro g phươ g ph p DNA ã vạ h thự vật 16 1.3 Một số DNA mã vạch sử dụng nghiên cứu thực vật 19 1.4 Một số thành tựu nghiên cứu DNA mã vạch thực vật 24 1.5 Một số nghiên cứu loài Giổi ăn hạt 25 M t số ghiê ứu go i ướ …………………………………… 25 M t số ghiê ứu Việt N 26 iv Chƣơng NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 2.2 Vật liệu nghiên cứu 2.3 Hóa chất thiết bị sử dụng nghiên cứu 2.3 ó hất 2.3.2 Các thiết bị sử dụ g tro g ghiê 2.4 Phư ng pháp nghiên cứu 2.4 hươ g ph p 2.4 hươ g ph p Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết nghiên cứu giám định loài Giổi ăn hạt 3.1.1 Về ph 3.1.2 Đặ trư g bả 3.1.3 Đặ điể 3.1.4 Khóa tra phân loại cho m 3.2 Kết nghiên cứu giám định loài Giổi ăn hạt thị phân tử 53 3.2.1 Kết x 3.2.2 X 3.2.3 X đị h v y dự g KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO v Từ viết tắt Bp CBOL CTAB DNA EDTA ITS kb NCBI PCR PVP rDNA RNA Rnase RUBISCO SDS TAE TE UV v/p VNTR RFLP LSC SSC vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT 1.1 Phân bố số loài thuộc chi Giổi Việt Nam 2.1 Các mẫu Giổi ăn hạt Việt Nam nghiên 2.2 Thành phần đệm tách A 2.3 Thành phần đệm tách B 2.4 Thành phần đệm TE (TE Buffer) 2.5 Trình tự thơng tin cặp mồi nghiên 2.6 Thành phần phản ứng PCR 2.7 Chu kỳ phản ứng PCR 3.1 Kết đo hàm lượng độ mẫu DNA 3.2 3.3 Trình tự nucleotide gen atpB – rbcL phân lập ăn hạt Kết so sánh trình tự nucleotide đoạn gen atp mẫu Giổi ăn hạt với trình tự nucoleotide gen atpB Michelia alba với mã số Genbank AB6233 3.4 3.5 Trình tự nucleotide gen trnH – psbA phân lập ăn hạt Kết so sánh trình tự nucleotide đoạn gen trnH mẫu Giổi ăn hạt nghiên cứu với trình tự nucoleot psbA lồi 3.6 Kết so sánh trình tự nucleotide đoạn gen trnL mẫu Giổi ăn hạt với trình tự nucoleotide gen trnL Michelia champaca (AY009041.1), Michelia bai (AY009042.1), Magnolia laevifolia (MF583748 3.7 So sánh trình tự nucleotide gen trnL – trnF c hạt nghiên cứu 18 Vũ Quang Nam (2014) Khóa tra phân loại: Minh chứng Việt Nam Tạp chí Nông nghiệp Phát tri n nông thôn, 19 Vũ Quang Nam, Đào Ngọc Chư ng 2017 M (Michelia spp.) Việt Nam Kỷ yếu Hội thảo quốc gia Tài nguyên sinh vật, lần thứ Hà Nội, trang 283 – 288 20 Nguyễn Hoàng Ngh a & cs (2010), h tí h đ Giổi xươ g (Michelia baillonii (Pierre) Fin.et Gagnep) bằ phân tử Rapd cpSSR, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt 21 Nhiều tác giả (2004), Cây thuố v đ ng vật làm thuốc Việt Nam, tập I, NXB khoa học kỹ thuật – Hà Nội, 872 – 873 22 Lê Đình Phư ng (2013), “Nghiên cứu m t số đặ điểm sinh vật h c kỹ thuật gieo ươ o i iổi (Michelia tonkinensis A.Chev)” vường quốc gia Bến Én, tỉnh Thanh Hóa, Luận văn thạc sỹ khoa học Lâm Nghiệp, trường đại học Lâm Nghiệp 23 Hoàng Thị Sản (2006); Phân oại h 24 thự vật; NXB Đại học sư phạm Bùi Văn Thắng, Nguyễn Thị Hải Hà, Vũ Quang Nam, Nguyễn Thế Đại, Phan Văn Quynh, Nguyễn Ngọc Ánh (2017) i định m t số o i Nư Thanh Hóa dẫn liệu hình thái phân tử Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp (Trường ĐHLN, tháng 2017), 3: – 17 25 Nguyễn Ngh a Thìn (2007), C phươ g ph p ghiê ứu thực vật, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG NƢỚC NGOÀI 26 Baharum, S.N (2012), “Application of 16s rDNA and cytochrome b ribosomal markers in studies of lineage and fish populations structure of aquatic species”, Molecular biology reports, 39 (5), pp 5225 – 5232 27 Barcodes, P.P (2007), “Wanted: a barcode for plants”, Science, 318 (5848), pp 190 28 Bhargava, M and Sharma A (2013), “DNA barcoding in plants: Evolution and applications of in silico approaches and resources”, Molecular phylogenetics and evolution, 67 (3), pp 631– 641 29 Brown, B., Emberson R.M., and Paterson A.M (1999), “Mitochondrial COI and II provide useful markers for Wiseana (Lepidoptera: Hepialidae) species identification”, Bulletin of Entomological Research, 89 (04), pp 287 – 293 30 Burgess, K.S., Fazekas A.J., et al (2011), “Discriminating plant species in a local temperate flora using the rbcL + matK DNA barcode”, Methods in Ecology and Evolution, (4), pp 333 – 340 31 Borsch T., Hilu K W., Quandt D., Wilde V., Neinhuis C., Barthlott W (2003), “Noncoding plastid trnT – trnF sequeces reveal a well resolved phylogeny of basal angiosperms”, J Evol Biol (6), pp 558 – 576 32 Chen, B.L 1987 Four new species of Michelia from Yunnan, China Acta Sci Nat Univ Sunyatseni 3: 86 – 91 33 Chase, M.W., Cowan R.S., et al (2007), “A proposal for a standardised protocol to barcode all land plants”, Taxon, 56 (2), pp 295 – 299 34 Chase, M.W., Salamin N., et al (2005), “Land plants and DNA barcodes: short – term and long – term goals”, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360 (1462), pp 1889 – 1895 35 novel Chen, S., Yao H., et al (2010), “Validation of the ITS2 region as a DNA barcode for identifying medicinal plant species”, PloS one, (1), pp e8613 36 –Y Chiou, S –J., Yen J –H., Fang C –L., Chen H –L., and Lin T (2007), “Authentication of medicinal herbs using PCR – amplified ITS2 with specific primers”, Planta medica, 73 (13), pp 1421 – 1426 37 Clegg, M.T., Gaut B.S., Learn G.H., and Morton B.R (1994), “Rates and patterns of chloroplast DNA evolution”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 91 (15), pp 6795 – 6801 38 Fazekas, A.J., Burgess K.S., et al (2008), “Multiple multilocus DNA barcodes from the plastid genome discriminate plant species equally well”, PLoS One, (7), pp e2802 39 Fazekas, A.J., Kesanakurti P.R., et al (2009), “Are plant species inherently harder to discriminate than animal species using DNA barcoding markers?”, Molecular Ecology Resources, (s1), pp 130 – 139 40 Ford, C.S., Ayres K.L., et al (2009), “Selection of candidate coding DNA barcoding regions for use on land plants”, Botanical Journal of the Linnean Society, 159 (1), pp 1– 11 41 Group, C.P.W., Hollingsworth P.M., et al (2009), “A DNA barcode for land plants”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (31), pp 12794 – 12797 42 Hebert, P.D., Cywinska A., and Ball S.L (2003), “Biological identifications through DNA barcodes”, Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 270 (1512), pp 313 – 321 43 Hebert, P.D., Ratnasingham S., and De Waard J.R (2003), “Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunit divergences among closely related species”, Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 270 (Suppl 1), pp S96 – S99 44 Hollingsworth, M.L., Andra Clark A., et al (2009), “Selecting barcoding loci for plants: evaluation of seven candidate loci with species – level sampling in three divergent groups of land plants”, Molecular Ecology Resources, (2), pp 439 – 457 45 Hollingsworth, P.M (2007), “DNA barcoding: potential users”, Genomics, Society and Policy, (2), pp 44 – 47 46 Hollingsworth, P.M (2011), “Refining the DNA barcode for land plants”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 108 (49), pp 19451 – 19452 47 Hollingsworth, P.M., Graham S.W., and Little D.P (2011), “Choosing and using a plant DNA barcode”, PloS one, (5), pp e19254 48 Hu, H.H (1940) & Cheng W.C (1951) Paramichelia and Paramanglietia, a new genus of Magnoliaceae Sunyatsenia 4: 142 – 145; 1(3 – 4): 255 –256 49 Karp, A., Seberg O., and Buiatti M (1996), “Molecular techniques in the assessment of botanical diversity”, Annals of Botany, 78 (2), pp 143 – 149 50 Kaur, S (2015), “DNA Barcoding and Its Applications”, International Journal of Engineering Research and General Science, (2), pp 602 – 604 51 Kolodner, R and Tewari K (1979), “Inverted repeats in chloroplast DNA from higher plants”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 76 (1), pp 41 – 45 52 Kress, W.J and Erickson D.L (2007), “A two-locus global DNA barcode for land plants: the coding rbcL gene complements the non-coding trnH – psbA spacer region”, PLoS one, (6), pp e508 53 Lahaye, R., Van Der Bank M., et al (2008), “DNA barcoding the floras of biodiversity hotspots”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 105 (8), pp 2923 – 2928 54 Law, Y.H (1979) A new genus of Magnoliaceae from China Acta Phytotax Sin 17(4): 72-74 317 – 320 and Law, Y.W (1997) Woonyoungia Law - A new genus of Magnoliaceae from China Acta Phytotax Sin 17(4): 353 – 356 55 Lee, S.Y., Ng W.L., Mahat M.N., Nazre M., and Mohamed R (2016), “DNA Barcoding of the Endangered Aquilaria (Thymelaeaceae) and Its Application in Species Authentication of Agarwood Products Traded in the Market”, PloS one, 11 (4), pp e0154631 56 Li, X., Yang Y., Henry R.J., Rossetto M., Wang Y., and Chen S (2015), “Plant DNA barcoding: from gene to genome”, Biological Reviews, 90 (1), pp 157 – 166 57 rbcL Miwa, H., Odrzykoski I.J., et al (2009), “Adaptive evolution of in Conocephalum (Hepaticae, bryophytes)”, Gene, 441 (1), pp 169 – 175 58 J., Nicolalde – Morejón, F., Vergara – Silva F., González – Astorga and Stevenson D.W (2010), “Ch r ter-based, population-level DNA barcoding in Mexi spe ies of Z i L (Z i e e: Cy d es)” 59 Nicolalde – Morejón, F., Vergara – Silva F., González – Astorga J., Stevenson D.W., Vovides A.P., and Sosa V (2011), “A h r terbased approach in the Mexican cycads supports diverse multigene o bi tio s for DNA b r odi g”, Cladistics, 27 (2), pp 150 – 164 60 Nooteboom, H P (1985, 1993) Notes on Magnoliaceae with a revision of Pachylarnax and Elmerrillia and the Malesian species of Manglietia and Michelia Blumea 31: 65 – 121; pp 391 – 401 61 Ole S and Gitte P (2009), “ ow y o i does it t ke to DNA barcode a crocus?” PloS ONE 4(2), pp.4598 62 Pang, X., Liu C., et al (2012), “Utility of the trnH – psbA intergenic spacer region and its combinations as plant DNA barcodes: a meta – analysis”, PLoS One, (11), pp e48833 63 Schoch, C.L., Seifert K.A., et al (2012), “Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for Fungi”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (16), pp 6241 – 6246 64 Seifert, K.A (2009), “Progress towards DNA barcoding of fungi”, Molecular ecology resources, (s1), pp 83 – 89 65 Shaw, J., Lickey E.B., Schilling E.E., and Small R.L (2007), “Comparison of whole chloroplast genome sequences to choose noncoding regions for phylogenetic studies in angiosperms: the tortoise and the hare III”, American journal of botany, 94 (3), pp 275 – 288 66 Shen, Y –Y., Chen X., and Murphy R.W (2013), “Assessing DNA barcoding as a tool for species identification and data quality control”, PLoS One, (2), pp e57125 67 Suárez – Díaz, E and Anaya-Munoz V.H (2008), “History, objectivity, and the construction of molecular phylogenies”, Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences, 39 (4), pp 451468 68 Savolainen V., and Chase M W (2003), “ A decade of progress in plant molecular phylogenetics”, Trends Genet, (19), pp, 717 – 724 69 Taberlet, P., Coissac E., et al (2007), “Power and limitations of the chloroplast trnL (UAA) intron for plant DNA barcoding”, Nucleic acids research, 35 (3), pp14 70 V Q N., (2017), Michelia Plants of Việt Nam Lambert Academic Publishing, Germany, pp 80 71 Vijayan K, and Tsou C H (2010) “DNA barcoding in plants: taxonomy in a new perspective” Current scence, vol 99, pp 1530 – 1540 72 Van DeWiel C C M., Van Der Schoot J., Van Valkenburg J L., Duistermaat C H., Smulders(2009), “DNA barcoding discriminates the noxious invasive plants species, floating pennywort (Hydrocotyleranunculoides L.f.), from non – invasive relative” Molecular Ecology Resources(9), pp.1086 – 1091 73 Soto Van den Berg C., Higgins W E., Dressler R L., Whitten W M., Arenas M A., Culham A., Chase M W (2000), “A phylogenetic analysis of Laeliinae (Orchidaceae) base on sequence data from nuclear internal trancribed spacers (ITS) of ribosomal DNA”, Lindleyana (15), pp 96114 74 Wang, W., Wu Y., Yan Y., Ermakova M., Kerstetter R., and Messing J (2010), “DNA b r odi g of the Le o 75 ee f i y of qu ti o ots” BMC Plant Biology, (10), pp 205 Xia N H., Liu Y H and Nooteboom H P,(2008), Magnoliaceae, Flora of China, Science Press (Beijing) & Missouri Botanical Garden Press (St Louis) 7, 48 – 91 76 ADN Xingfeng Zhao, Yongpeng Ma, Weibang Sun, Xiangying Wen, Richard Milne (2012), “High Genetic Diversity ADN Low Differentiation of Michelia coriacea (Magnoliaceae), a Critically Endangered Endemic in Southeast Yunnan, China”, Int J Mol Sci 13, 4396 – 4411; doi:10.3390/ijms13044396 77 Yao, H., Song J., et al (2010), “Use of ITS2 region as the universal DNA barcode for plants and animals”, PloS one, (10), pp.13102 78 Yu, J., Xue J.H., and Zhou S.L (2011), “New universal matK primers for DNA barcoding angiosperms”, Journal of Systematics and Evolution, 49 (3), pp 176 – 181 79 Yong H L., Jinlan R., Shilin C., Jingyuan S., Kun L., Dong L and Hui Y.(18 December, 2010) “Authentication of Taxillus chinensis using DNA barcoding technique”, Journal of Medicinal Plants Research Vol 4(24), pp 2706 – 2709 80 Zhang X, Shen S, Wu F ADN Wang Y (2017), “Inferring Genetic Variation ADN Demographic History of Michelia yunnanensis Franch (Magnoliaceae) from Chloroplast ADN Sequences ADN Microsatellite Markers”, Front Plant Sci 8:583 doi: 10.3389/fpls.2017.00583 81 Zhang, X.H & H.N Xia 2007 Leaf architecture of subtribe Micheliinae (Magnoliaceae) from China and its taxonomic significance Acta Phytotax Sin 45(2): 167 – 190 82 Zhang, X.H & H.N Xia 2007 A karyomorphological study of the genera Michelia and Manglietia (Magnoliaceae) Caryologia 60(12): 52 – 63 83 Zhang, Z.R., L.C Luo, D Wu & Z.Y Zhang 2009 Two genetically distinct units of Sinomanglietia glauca (Magnoliaceae) detected by chloroplast PCR – SSCP J Sys Evol 47(2): 110 – 114 ... thị hình thái phân tử, từ góp phần quan trọng việc bảo tồn phát tri n loài/ các loài Giổi ăn hạt Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu giám định số loài Giổi ăn hạt Việt Nam. .. quả, hạt Xuất phát từ lý luận thực tiễn nói trên, tơi thực đề tài: ? ?Nghiên cứu giám định số loài Giổi ăn hạt (Michelia spp. ) Việt Nam thị hình thái phân tử” Kết nghiên cứu cung cấp nh ng c sở d... thị hình thái phân tử đ làm c sở khoa học cho việc bảo tồn phát tri n loài Việt Nam Mục tiêu cụ thể - Xác định nh ng đặc m c hình thái vị trí phân loại số loài Giổi ăn hạt Việt Nam 3 - Xác định