Việt Nam
Vùng gen matK với chiều dài khoảng 1200bp đã được giải mã cho loài Dầu nước và 10 loài họ Dầu khác gồm: Dầu song nàng, Dầu lông, Dầu mít, Dầu baud, Dầu trà beng, Chò nâu, Dầu đồng, Dầu cát, So chai và Táu trắng.
Trên cơ sở dẫn liệu trình tự nucleotide của 11 loài cây họ Dầu (Dipterocarpaceae), thành phần GC dao động từ 32,7% cho hai loài
Dipterocarpus baudii và D. alatus đến 33,2% cho loài D. retusus, trung bình 32,9%. Đối với vị trí codon thứ nhất, thành phần GC dao động từ 34,5% (Vatica odorata) đến 37,1% (D. retusus), trung bình 35,8%. Tương tự, thành phần GC dao động từ 31,5% (D. baudii) đến 33,8% (Vatica odorata), trung bình 32,6% đối với vị trí codon thứ 2; GC dao động từ 28,8% (Hopea recopei) đến 30,9% (V. odorata), trung bình 30,1% đối với vị trí codon thứ 3. Thành phần các base cho mỗi loài Dầu nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.6. Thành phần A dao động từ 29,2% (D. retusus và Vatica odorata) đến 29,8% (Hopea recopei), trung bình 29,5%. Tương tự, thành phần T dao động từ 37,5% (H. recopei) đến 37,8% cho 3 loài cùng chi Dipterocarpus (D. baudii, D. alatus và D. dyeri), trung bình
37%; C dao dộng từ 17,7% (D. baudii) đến 18,2% (V. odorata), trung bình 18%; và G dao động từ 14,8% cho 6 loài Dầu, trung bình 14,9% (Bảng 3.6).
Bảng 3.6. Thành phần base (%) vùng gen matK của 11 loài cây họ Dầu
Sau khi loại bỏ tất cả các vị trí trống, 1 đoạn gen matK dài 1190bp của 11 loài Dầu được sử dụng cho phân tích. Kết quả so sánh trình tự nucleotide 11 loài họ Dầu cho thấy tổng số đã phát hiện thấy có 59 vị trí Nucleotide biến đổi (Variable), trong đó có 18 vị trí nucleotide mang ý nghĩa parsimonry (Parsimony informative). Số cặp Nucleotide tương đồng trung bình là 1047. Số cặp tương đồng cao nhất là 351 xuất hiện ở vị trí codon thứ hai và thấp nhất là 347 ở vị trí condon thứ ba. Hệ số trung bình của cặp Si (transition) và Sv (transversion) là 1,08. Hệ số này đối với vị trí codon thứ nhất là 1,53, thứ hai và thứ ba là 0,57 và 1,19, tương ứng. Tần số xuất hiện 4 cặp base T – T, C – C, A – A và G – G ở vị trí codon thứ nhất tương ứng là 129, 69, 97 và 55. Tần số này là 125, 68, 112 và 46 lần tương ứng ở vị trí codon thứ hai và 142, 51, 100 và 53 tương ứng ở vị trí codon thứ ba. Sự khác nhau giữa các cặp loài trên cơ sở phân tích theo mô hình Kimura 2 tham số đã chỉ ra mức độ khác nhau giữa các cặp loài nghiên cứu (Bảng 3.7).
Bảng 3.7. Khoảng cách di truyền giữa các cặp loài cây họ Dầu nghiên cứu
Mức độ sai khác thấp nhất được tìm thấy giữa các cặp loài Dầu cát (Dipterocarpus condorensis) và Dầu lông (D. intricatus), Dầu baud (D. baudii), Dầu nước (D. alatus) với tỷ lệ 0,1%
Sự khác nhau lớn hơn giữa các loài trong chi này được ghi nhận ở những loài có vùng phân bố địa lý xa nhau, chẳng hạn khoảng cách di truyền giữa Chò nâu (D. retusus) là loài có phân bố rải rác tại một số tỉnh phía Bắc Việt Nam với Dầu mít (Dipterocarpus costatus), Dầu nước (Dipterocarpus alatus) và Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri) có phân bố tại các tỉnh phía Nam Việt Nam lần lượt là: 0,7%; 0,8% và 0,9%.
Tỷ lệ sai khác trung bình giữa các loài trong chi Dipterocarpus là 0,3%, tỷ lệ sai khác trung bình giữa So chai (H. recopei) và Tàu trắng (Vatica odorata) với các loài trong chi Dipterocarpus lần lượt là 2,5%; 3,9%.
Không có sự sai khác được tìm thấy ở một số cặp loài trong chi
Dipterocarpus như Dầu cát và Dầu mít, Dầu lông và Dầu đồng hoặc Dầu trà beng. Nguyên nhân có thể là do các loài trong chi Dipterocarpus có sự sai khác rất nhỏ, hoặc vùng gen matK lựa chọn chưa thực sự phù hợp cho các nghiên cứu về phân loại ở cấp độ loài đối với các loài họ Dầu nói chung và với chi
Diterocarpus nói riêng. Nhiều nghiên cứu trước đây đã cho thấy họ Dầu (Dipterocarpaceae) là một họ phức tạp và cũng chưa có những kết quả thống
nhất về vị trí phân loại giữa các loài và các chi trong họ Dầu. Năm 1999, Yamazaki T. và cộng sự dựa trên giải trình tự gen matK, trnL – trnF đã xác định mối quan hệ di truyền cây họ Dầu ở Đông Nam Á, kết quả cho thấy chi Hopea
là chi gần gũi với Neobalanocarpus heimii trong nhóm lớn Shorea (Yamazaki T. et al., 1999) [62]. Tuy nhiên, năm 2006, Gamage đã xác định lại sơ đồ hình cây (Neighbor joining) mối quan hệ di truyền của các loài trong họ Dầu dựa trên giải trình tự vùng gen trnL – trnF, gen matK và gen trnL các loài trong họ Dipterocarpaceae (Gamage T. Det al., 2006) [19], kết quả cho thấy Hopea là một chi gần gũi với Neobalanocarpus heimii nhưng độc lập với chi Shorea. Ngoài ra Yamazaki, 1998 và Koichi Kamiya, 2005 khi phân tích về mức độ sai khác di truyền giữa các loài trong các chi họ Dầu đều cho kết quả sai khác là rất nhỏ, cụ thể, tỷ lệ sai khác di truyền giữa các loài chi Dipterocarpus là 0,00533; giữa các loài chi Hopea là 0,00959 (0,0025 (Koichi Kamiya et al., 2005) [30]), hay giữa các loài chi Shorea là 0,01079 (Yamazaki T. et al., 1999) [62]; Hopea. Kress 2007 khi nghiên cứu về họ Dầu đã gợi ý sử dụng 5 lô cút bao gồm: rbcL gene, rpoB2 gene, rpoC1 gene, ITS1 gene và trnH-psbA spacer [32]. Nhóm nghiên cứu về thực vật (CBOL, 2009) đã đánh giá bảy lô cút bao gồm atpF-
atpH spacer, matK gene, rbcL gene, rpoB gene, rpoC1 gene, psbK-psbI spacer, and trnH-psbA spacer cho ba nhóm loài thực vật cạn khác nhau, kết quả cho thấy sự kết hợp của hai chỉ thị rbcL và matK là cho kết quả tốt nhất trong tổng số 550 loài được nghiên cứu [14]... Do vậy, với những loài có sự sai khác di truyền nhỏ thì có thể một chỉ thị matK là chưa đủ để phân biệt ở cấp độ loài. Việc cần có những nghiên cứu dựa trên sự kết hợp giữa các vùng gen khác nhau như matK, rbcL, trnH-psbA,... là cần thiết cho việc nghiên cứu chính xác mối quan hệ giữa các loài cây họ Dầu (Dipterocarpaceae).
Trên cơ sở dữ liệu trình tự gen matK của 11 loài Dầu nghiên cứu, sơ đồ hình cây mối quan hệ di truyền của 11 loài họ Dầu ở Việt Nam đã được xác định theo phương pháp NJ (Neighbor-Joining) (Hình 3.4). Các loài thuộc chi dầu
Dipterocarpus có quan hệ mật thiết với nhau, với giá trị bootstrap lớn hơn 60%.
D. baudii D. dyeri Dipterocarpus alatus D. tuberculatus D. obtusifolius D. intricatus D. costatus D. condorensis D. retusus 100 60 62 download by : skknchat@gmail.com
Loài Chò nâu (D. retusus) được xác định là loài chị em của các loài còn lại trong chi Dầu Dipterocarpus.
Hình 3.8. Mối quan hệ di truyền của 11 loài Dầu theo phương pháp NJ
Phân tích trên cơ sở phương pháp thông tin di truyền tuyệt đối (Maximum parsimony-MP) đã tìm thấy 130 cây parsimony với kích thước 61. Kết quả phân tích đã chỉ ra chỉ số CI (consistency Index), RI (Retention Index) tương ứng là 0,9672 và 0,8888. Cây thứ nhất được trình bày ở Hình 3.5. Kết quả về mối quan hệ theo phương pháp này tương tự như phương pháp NJ.
D. condorensis D. costatus D. tuberculatus D. baudii D. alatus D. dyeri D. intricatus D. obtusifolius D. retusus H. recopei Vatica odorata 5
Hình 3.9. Mối quan hệ di truyền của 11 loài Dầu theo phương pháp MP
Kết quả sơ đồ hình cây mối quan hệ di truyền của 11 loài họ dầu ở Việt Nam được xác định theo cả 2 phương pháp: NJ (Neighbor-Joining) và Maximum parsimony-MP) đều khẳng định lại các kết quả thu được trong phân tích hệ số khác nhau giữa các cặp loài nghiên cứu là chính xác.
Tóm lại, nghiên cứu đã giải mã và chỉ ra được đặc điểm của đoạn gen
matK với chiều dài 1200bp cho 11 loài họ Dầu phân bố tại Việt Nam.
Kết quả cũng chỉ ra rằng mức độ sai khác thấp giữa các cặp loài trong chi Dầu (Dipterocarpus) và có sự khác nhau lớn giữa các loài trong cùng chi ở vùng phân bố địa lý xa nhau.
Trong nghiên cứu này, loài Chò nâu (D. retusus) có quan hệ gần gũi và được xác định là loài chị em với các loài trong chi Dầu (Dipterocarpus).
Tuy nhiên, họ Dầu (Dipterocarpaceae) là một họ phức tạp và cũng chưa có những kết quả thống nhất về vị trí phân loại giữa các loài và các chi trong họ Dầu, và kết quả phân tích vùng gen matK lựa chọn cũng chưa thực sự đầy đủ cho việc phân loại ở cấp độ loài đối với các loài họ Dầu nói chung và với chi
Diterocarpus nói riêng. Cần có những nghiên cứu dựa trên sự kết hợp giữa các vùng gen khác nhau như matK, rbcL, trnH-psbA.
Danh sách các trình tự đã được công bố lên Ngân hàng gen thế giới (Genbank): STT Loài Mã số GenBank 1 Dipterocarpus alatus KC568463 2 Dipterocarpus costatus KC708341 3 Dipterocarpus condorensis KC765142 4 Dipterocarpus dyeri KC765145
5 Dipterocarpus tuberculatus KC848888 6 Dipterocarpus intricatus KC765148 7 Dipterocarpus obtusifolius KC765153 8 Hopea recopei KC765150 9 Vatica odorata KF021567 10 Dipterocarpus retusus KF021568 11 Dipterocarpus baudii KF021566
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1. Đã tìm thấy các quần thể Dầu nước tự nhiên tại sáu tỉnh miền Đông Nam Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Việt Nam, bao gồm: Vườn quốc gia Yok Đôn (Đắk Lắk), Vườn quốc gia Cát Tiên, rừng Vĩnh Cửu và Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai thuộc tỉnh Đồng Nai, Khu Bảo tồn thiên nhiên Krông Trai (Phú Yên), Vườn quốc gia Bù Gia Mập (Bình Phước), Vườn quốc gia Lò Gò – Xa Mát (Tây Ninh) và Khu Bảo tồn Bình Châu Phước Bửu, Vườn quốc gia Côn Đảo (Bà Rịa – Vũng Tàu).
2. Kích thước quần thể của loài Dầu nước tự nhiên tìm thấy tại sáu tỉnh là nhỏ, số lượng cá thể trung bình <50, số lượng cây tái sinh trong mỗi quần thể là rất thấp. Đặc biệt không tìm thấy cây tái sinh tại 2 địa điểm là Bình Châu - Phước Bửu (Bà Rịa – Vũng Tàu) và Lò Gò - Xa Mát (Tây Ninh). 3. Đã xác định được mức độ đa dạng di truyền quần thể của 10 quần thể loài
Dầu nước (Dipterocarpus alatus):
- 6 quần thể: Đảo Tiên; Núi Tượng; Côn Đảo; Yok Đôn; Krông Trai và Bù Gia Mập xuất hiện hiện tượng giao phấn cận noãn. Quần thể Bình Châu - Phước Bửu chưa xuất hiện hiện tượng giao phấn cận noãn nhưng tỷ lệ alen di hợp tử thấp và chỉ số Fis rất cao cũng đáng báo động, cần có biện pháp khắc phục kịp thời.
- Ba quần thể Mã Đà, Tân Phú và Lò Gò – Xa Mát vẫn duy trì được mức độ đa dạng di truyền trong quần thể và chưa xảy ra hiện tượng giao phấn cận não Cần duy trì và phát triển thêm những quần thể như thế này.
- Sự sai khác di truyền trung bình được tìm trong các quần thể Dầu nước là lớn (75%), cần bổ sung thêm alen bằng cách trồng thêm các cá thể hợp lý để rút ngắn khoảng cách di truyền giữa các cá thể trong quần thể.
4. Đã giải mã vùng gen matK dài 1200bp cho 11 loài họ Dầu ở Việt Nam và xác định được sơ đồ mối quan hệ di truyền giữa 11 loài họ Dầu ở Việt Nam, trình tự gen matK của các loài này đã được công bố trên GenBank với số hiệu: KC568463; KC708341; KC765142; KC765145; KC848888; KC765148; KC765153; KC765150; KF021567; KF021568; KF021566.
Kiến nghị
1. Xây dựng vườn giống và tiến hành nhân giống bằng các hình thức nuôi trồng phù hợp, đặc biệt trồng bằng hạt để đảm bảo số lượng cây con phục vụ công tác mở rộng kích thước quần thể của các loài Dầu, đặc biệt loài Dầu nước.
2. Cần có thêm những nghiên cứu về mối quan hệ di truyền giữa các loài cây họ Dầu dựa trên sự kết hợp giữa các giữa các vùng gen khác nhau như
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT:
1. Nguyễn Thị Dung, Nguyễn Văn Thiết, Nguyễn Hữu Tỉnh (2005), ”Sử dụng kỹ thuật RAPD và AFLP để nghiên cứu quan hệ si truyền của hai giống vải Thiều và vải Chua”, Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, tr. 1160-1062.
2. Hồ Huỳnh Thùy Dương (2002), “Sinh học phân tử”, NXB Giáo dục.
3. Quách Thị Liên, Nguyễn Hoàng Nghĩa, Nguyễn Đức Thành (2009), “Nghiên cứu đa dạng di truyền cây Dầu nước Dipterocarpus alatus (Dipterocarpaceae), Tạp chí công nghệ sinh học”, 7(1): 67-74.
4. Nguyễn Hoàng Nghĩa (2005), “Cây họ Dầu Việt Nam”, NXB Nông nghiệp. 5. Khuất Hữu Thanh (2005), “Kỹ thuật gen – Nguyên lý và ứng dụng”. NXB Khoa học và kỹ thuật.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH:
6. Appanah S. and Chan H. T. (1981), “Thrips: the pollinator of some dipterocarps”, Malaysian For. 44: 234-252.
7. Ashton P. S. (1987), “Biological considerations in in situ vs ex situ plant conservation”, In Bramwell D, Hamann O, Heywood V and Synge H (eds.),
Botanical garden and the world conservation strategy. Academic Press, London, pp. 117-130.
8. Bahulikar R. A., Lagn M. D., Kulkarrnu B. G., Pandit S. S., Suresh H. S., Rao M. K. V., Ranjekar P. K., Gupta V. S. (2004), “Genetic diversity among spatially isolated populations of Eurya nitida Korth (Theaceae) based on inter- single sequence repeats“, Current Science, 86(6): 824-831.
9. Barrett S. C. H. and Kohn J. R. (1991), “Genetic and Evolutionary Consequences of Small Population Size in Plants: Implications for
Conservation”, In: Falk, D.A. and K.E. Holsinger (Eds.), Genetics and Conservation of Rare Plants, Oxford University Press, Oxford, pp: 3-30.
10. Boshier D. (2011), “Shorea lumutensis: Genetic Variation and Conservation: A Case Study and Teacher’s Notes”, In: Forest Genetic Resources Training Guide (Boshier D, Bozzano M, Loo J and Rudebjer P, eds.). Bioversity International, Rome, 13.
11. Brown A. H. D. and Briggs J. D. (1991), “Sampling strategies for genetic variation in Ex situ collection of endangered plant species”, In: Falk DA and Holsinger KE, Genetics and conservation of rare plants, Oxford Univ. Press, pp. 99-199.
12. Byers D. L. and Meagher T. R. (1992), “Mate availability in small populations of plant species with homomorphic saprophytic self- incompatibility”, Heredity, 68: 353-359.
13. Cascante A., Quesada M., Lobo J. J., Fuchs E. A. (2002), “Effects of dry tropical forest fragmentation on the reproductive success and genetic structure of the tree Samanea saman“, Journal of Society of Conservation Biology, pp. 137- 147.
14. CBOL (2009), Plant Working Group, DNA barcode for land plants, PNAS
106(31), 12794-97.
15. Dayanandan S., Attygalla D. N. C., Abeygunasekara A. W. W. L., Gunatilleke I. A. U. N. (1990), “Phenology and Floral Morphology in Relation to Pollination of Some Sri Lankan Dipterocarps”, In: Reproductive Ecology of Tropical Forest Plants (Bawa KS and Hadley M, eds.). UNESCO, Paris and Parthenon Publishing Group, Carnforth, 103-133.
16. Doyle J. J. and Doyle J. L. (1987), “A rapid DNA isolation procedure for small qualities of fresh leaf material”. Phytochemical Bull. 19: 11-15.
17. Excoffier L., Laval G., Schneider S. (2005), “Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis”. Evol. Bioinform. Online 1: 47-50.
18. Falk D. A. and Holsinger K. E. (eds.) (1991), “Genetic and conservation of rare plants”, Oxford University Press, New York, 283pp.
19. Gamage T. D., Morley P., Nobuyuki I., Yamakazi T., Alfred E. (2006), “Comprehensive Molecular Phylogeny of the Sub-Family Dipterocarpoideae (Dipterocarpaceae) Based on Chloroplast DNA Sequences”. Genes Genet. Syst 81, p. 1-12.
20. Godt M. J. W., Johnson B. R., Hamrick J. L. (1996), “Genetic diversity and population for multiple size of four southern Appalachian plant species“. Cons. Biol., 10: 796-805.
21. Goudet J. (2002), FSTAT version 2.9.3.2. “A program to estimate and test gene diversities and fixation indices”. Institute of Ecology, Lausanne, Switzerland. Available from http://www.unil.ch/izea/ softwares/fstat.html. Updated from Goudet (1995).
22. Hamilton W. D. (1982), “Pathogens as causes of genetic diversity intheir host population biology of clonal organisms”. Proceedings of the Royal Society of London, pp. 232: 35-57.
23. Hamrick J. L. (1983), “The Distribution of Genetic Variation Within and Among Natural Plant Populations”. In: Genetics and Conservation
(Schonewald-Cox CA, Chambers SM, MacBryde B and Thomas L, eds.). The Benjamin/Cumming Publishing Company, Inc., Menlo Park, 335-348.
24. Hamrick J. L. and Godt M. J. W. (1989), “Allozyme Diversity in Plant Species”. In: Plant Population Genetics, Breeding and Genetic Resources (Brown ADH, Cler MT, Kahler AL and Weir BS, eds.). Sinauer, Sunderland, 43-63.
25. Isagi V., Kenta T., Nakashizuka T. (2002), “Microsatellite loci for a tropical emergent tree, Dipterocarpus tempehes V”. S1 (Dipterocarpaceae). Mol. Ecol.
Notes 2: 12-13.
26. Iwata H., Konuma A., Tsumura Y. (2000), “Development of microsatellite markers in the tropical tree Neobalannocarpus heimii (Dipterocarpaceae) ”.
Primer Notes 1684-1685.
27. Kajita, T., Kamiya K., Nakamura K. (1998), “Molecular Phylogeny of the Dipterocarpaceae in southeast Asia based on nucleotide sequences of matK, trnL intron, and trnL-trnF intergenic spacer region in chloroplast DNA”. Molecular Phylogenetics and Evolution, 10:202–209.
28. Keiya I., Irsyal Y., Anto R., Istiana P. (2001), “Estimation of Genetic Variation of Drybalanops oblongifolia Dyer. (Dipterocarpaceae) Planted in Peninsular Malaysia”. In: In-Situ and Ex-Situ Conservation of Commercial Tropical Trees (Thielges BA, Sastrapradja SD and Rimbawanto A, eds.), Gadjah Mada University, Yogyekarta, 377-384.
29. Keller L. F. and Waller D. M. (2002), “Inbreeding effects in wild population”, Trends in Trends in Ecology and Evolution, 11, pp. 424-429.