Carl Linnaeus,1996-2006 đưa ra phương pháp phân nhóm nguồn gen thực vật dựa vào các dạng đặc điểm và trạng thái đặc điểm dưa trên cơ sở của Sokal, R. R. and F. J. Rohlf. 1981. Biometry, 2nd. Ed. W.H. Freeman & Co., San Francisco. 859 pp bao gồm:
-Đặc điểm số lượng và đặc điểm chất lượng
-Đặc điểm riêng rẽ và đặc điểm tiếp diễn
-Đặc điểm riêng rẽ như số đốt, số nhị hoa
-Đặc điểm kép chỉ hai trạng thái như số lá xanh và số lá rụng
-Đa trạng thái như các hoa đỏ, xanh, tía. Đa số các đặc điểm đa trạng thái được ghi trong dãy các đặc điểm thực vật học
-Đặc điểm tiếp diễn như trạng thái tăng trưởng chiều cao
Tiếp cận kiểu hình để phân loại từ Michel Adanson (French, 1750 đã sử dụng 65 đặc điểm phân loại họ thực vật đến R. R. Sokal và Peter H. A. Sneath. Năm 1950 thiết lập hệ thống phân loai sử dụng máy tính và nhóm Sokal và Sneath , 1963 đưa ra nguyên lý phân loại bằng số hóa
Các đặc điểm của phân loại theo kiểu hình cần:
-Tìm kiếm biểu hiện mối quan hệ tự nhiên giữa các cơ quan bằng phân tích số lớn trọng số ngang bằng nhau, các đặc điểm không tương quan. Với số lượng lớn các đặc điểm, kiểu hình dựa vào máy tính và các phương pháp thống kê, nói chung số lượng 100 – 200 vì như thế sai số là nhỏ hơn. Trong kỹ thuật thực hiện số lượng càng lớn càng tốt, đặc điểm bao gồm nhiều mức độ và cơ quan khác nhau như: các cơ quan trên thân, mô tế bào. Các nhà hình thái học khuyến cáo sử dụng trọng số ngang bằng để
tránh sai lệch do ý muốn chủ quan của người phân tích và nên chọn những đặc điểm không tương quan
-Phân loại hình thái không bao gồm phát sinh loài, tổ tiên tiến hóa của nhóm, nhưng tiến hóa được đưa vào xem xét khi phân tích đồng nhất
Các bước phân tích kiểu hình để phân nhóm gồm
-Chọn các cơ quan nghiên cứu phân loại gọi là OTUs (Operational Taxonomic Units)
-Chọn các điểm sẽ cho điểm của mỗi cơ quan
-Sử dụng toán học mô tả các mức và khoảng cách khác nhau của từng cặp đặc điểm cơ quan nghiên cứu. Ví dụ hệ số so sánh S = so sánh= 2; OTUs x 100 [các cặp là 1,1 và 0,0]
-Xây dựng ma trận cho tất cả các cặp giá trị S
Sử dụng kỹ thuật đám (Cluster) để tạo ra sơ đồ hình cây, thông thường sử dụng phương pháp nhóm cặp không trọng số với các giá trị trung bình số học (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Averaging) viết tắt là UPGMA
Ví dụ: Ma trận tương đồng A B C D A - 0,3 0,4 0,7 B - 0,5 0,4 C - 0,3 D -
So sánh B và A có đặc điểm 1, 8 và 9 giống nhau =0,3; so sánh C và A có đặc điểm 1, 3 , 4 và 5 giống nhau =0,4; tiếp tục so như vậy ta có kết quả như bảng trên.
Như vậy A cặp với D và B cặp với C tại giá trị tương đồng hai giá trị này trùng nhau trong phân tích đám
(A với B) + (A với C) + (D với B) + (D với C) 0.3 + 0.4 + 0.4 + 0.3 = 14/4 = 0.35 UPGMA cây sơ đồ nhóm kiểu hình:
Hình 2-14 Cây di truyền của bốn mẫu nguồn gen
Kết quả cây di truyền dựa trên kiểu hình như trên, có thể kết luận như sau: nếu hệ số đồng hình là 0,3, bốn mẫu nguồn gen trên có thể phân thành 2 nhóm (nhóm 1 là A và D, nhóm 2 là B và C). Nếu hệ số đồng hình là 0,5 có thể phân thành 3 nhóm (nhóm 1 A và D; nhóm 2 là B và nhóm 3 là C). Nếu hệ số đồng hình là 0,7 nghiã là chúng có kiểu hình khác nhau 30% thì 4 mẫu nguồn gen trên khác nhau, không cùng nhóm.
Một phương pháp phân nhóm dự trên hệ thống phân loại thực vật và bộ genome được sử dụng. Ví dụ các nhóm và loài trong chi Oryza như sau:
Các nhóm và loài trong chi Oryza
Genome Nhóm/Loài Số đăng ký Nước
Nhóm Oryza
AA Loài O. Sativa Au73030 Trung Quốc
- O. Glaberrima 104042 Chad thuộc
- O. Barthii 104140 Cameroon
- O. glumaepatula B308,* 100968 Brazil, Suriname
- O. longistaminata 104977 Kenya
- O. meridionalis 103317, 101147 Australia
- O. Nivara 106148 Lào
- O. Rufipogon 0413,* 105942 Trung Quốc, Thái Lan
BB - O. Punctata 104071 Cameroon
CC - O. Officinalis 105085 Philippines
- O. Rhizomatis 105448 Sri Lanka
BBCC - O. Minuta 101082 Philippines
- O. Eichingeri 105160 Uganda
CCDD - O. Alta 105143 Guyana
- O. grandiglumis 105669 Brazil
- O. Latifolia 105141 Costa Rica
EE - O. australiensis 105263 Australia Nhóm Ridleyanae
FF Loài O. brachyantha 105151 Dãy núi Leone HHJJ - O. Longiglumis 105148 Indonesia
- O. Ridleyi 100877 Malaysia
Không rõ O. schlechteri 82047 Papua New Guinea Nhóm Granulata
GG Loài O. granulata 2422,* 106469 Trung Quốc, Việt Nam
- O. Meyeriana 104987 Malaysia