2.1. Bảo tồn nguồn gene trong trang trại
Là hình thức bảo tồn ĐDSH, cây trồng, gia súc trong trang trại. Đây là phƣơng pháp đƣợc tồn tại từ rất lâu đời, vai trò bảo tồn nguồn gene chủ yếu là do nhân dân địa phƣơng bảo vệ và khai thác sử dụng.
Phƣơng pháp này có ƣu điểm là các giống địa phƣơng có tính ổn định cao, có khả năng thích nghi với môi trƣờng tốt hơn giống cải tiến. Công tác lƣu giữ nguồn gen gia cầm, gia súc bản địa cũng chủ yếu dựa vào dân. Ở Việt Nam đến nay, 26 giống vật nuôi và gia cầm địa phƣơng đƣợc xem xét, trong đó 21 giống từng bƣớc đƣợc tiến hành công tác bảo tồn. Cụ thể, đối với giống lợn là lợn Ỉ, lợn Ba Xuyên, lợn Cỏ, lợn Mán, lợn Táp Ná, lợn Vân Pa. Các loại gia cầm cần bảo tồn là: Các giống gà (gà Hồ, gà Mía, gà Đông Tảo, gà Tè (lùn), gà Tre); các giống vịt (vịt Bầu Bến, Bầu Quỳ, vịt Kỳ Lừa); các giống ngan (ngan Dé, ngan Trâu); và các giống ngỗng (ngỗng Cỏ, ngỗng Sƣ Tử). Ngoài ra, giống bò Mèo (bò H'Mông), bò U đầu rìu và ngựa Bạch cũng nằm trong danh sách nguồn gen vật nuôi quý hiếm của Việt Nam cần bảo tồn.
Ở nƣớc ta có hàng nghìn giống cây trồng địa phƣơng, có đặc tính nông sinh học quý đang tồn tại trong các trang trại của nông dân nhƣ: 400 giống lúa mùa địa phƣơng ở các tỉnh phía nam, có khả năng chống chịu chua, phèn, nƣớc mặn, nƣớc sâu và khô hạn, nổi tiếng nhƣ giống lúa Một Bụi; các giống lúa chịu mặn ở các tỉnh phía Bắc: Cƣờm, Bầu, Chiêm Đá mà chƣa giống mới nào có thể thay thế đƣợc; Các loại cây có giá trị: hồi, quế… đƣợc gây trồng từ hàng trăm năm nay tại địa phƣơng và vẫn đƣợc bảo vệ nguyên vẹn và phát triển rộng rãi. Trong lâm nghiệp một số loài cây có giá trị nhƣ Quế, hồi, dẻ Cao Bằng… đã đƣợc nhân dân địa phƣơng gây trồng tại chỗ từ hàng trăm năm nay và nguồn tài nguyên di truyền không chỉ đƣợc bảo vệ nguyên vẹn mà còn đƣợc phát triển rộng rãi ra các địa phƣơng khác.
Các giống mới cải tiến vì cần đầu tƣ cao và đắt đỏ chỉ thích hợp cho các vùng có điều kiện thâm canh hoặc giao lƣu hàng hóa tốt. Do nhiều nguyên nhân, nhƣ điều kiện sinh thái, đất đai và phong tục tập quán nhiều giống thuộc nhiều loài cây có giá trị kinh tế nhất là đối với nền kinh tế địa phƣơng khó có thể thay thế bằng giống mới cải tiến. Ví dụ nhƣ các cây lƣơng thực phụ, các loài rau, cây ăn quả địa phƣơng nhƣ vải thiều Thanh Hà, nhãn lồng Hƣng Yên, bƣởi Đon Hùng, quýt Bắc Giang…Những loài cây này có thể đã là những cây đƣợc nhân dân gieo trồng, nhƣng cũng có thể là những loài mọc tự nhiên nhƣng đƣợc cả cộng đồng bảo vệ, khai thác sử dụng.
2.2. Ngân hàng gene hạt giống
Ngân hàng gene hạt giống là những bộ sƣu tập hạt giống thu lƣợm từ các cây hoang dại và cây trồng. Hạt đƣợc lƣu giữ trong điều kiện lạnh và khô trong một thời gian dài, sau đó lại cho nảy mầm. Hiện nay có hơn 50 ngân hàng hạt giống trên thế giới. Tuy nhiên kiểu bảo tồn này nhiều lúc cũng gặp khó khăn nhất định nhƣ mất điện, hỏng thiết bị…có thể xảy ra bất ngờ. Kể cả khi đƣợc giữ lạnh thì hạt cũng dần dần mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lƣợng quá lâu và do tích tụ các biến đổi nguy hại. Có thể thấy phƣơng pháp này có những điểm chính cần chú ý sau:
* Hình thức lưu giữ: Lƣu giữ ex-situ quỹ gene của các loài cây có hạt giống
dễ tính (hạt giống Othordox).
* Đối tượng: Cây có hạt giống Othordox. (dễ bảo quản).
* Đặc điểm của phương pháp: Hạt giống đƣợc làm khô ở điều kiện đặc biệt
và lƣu giữ trong kho lạnh bảo quản nguồn gene ở các chế độ:
+ Dài hạn: Nhiệt độ -100C, Ẩm độ 40%, lƣu giữ nguồn gene 50 năm + Trung hạn: Nhiệt độ 40C, Ẩm độ 45%, lƣu giữ nguồn gene 25 - 30 năm + Ngắn hạn: Nhiệt độ 150C, Ẩm độ 60 - 65%, lƣu giữ nguồn gene 3-5 năm. Sau thời hạn đó phải nhân lại để đảm bảo chất lƣợng và trẻ hoá nguồn gene
quốc gia, việc nhân lại nguồn gene đƣợc tiến hành sau khi lƣu giữ 7 - 10 năm (đối với chế độ bảo quản dài hạn), 5-7 năm (đối với chế độ bảo quản trung hạn).
* Ưu điểm: Phƣơng pháp lƣu giữ này cho phép giữ nguyên trạng đặc tính di
truyền của nguồn gene, bảo tồn 1 lƣợng lớn nguồn gene, có tính an toàn cao và thuận lợi cho việc quản lý và cung ứng.
* Nhược điểm: Nguồn gene không tiến hoá trong tự nhiên, chịu ảnh hƣởng điều kiện thiết bị, điện, mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lƣợng quá lâu.
* Số lượng nguồn gene đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngân hàng gene hạt giống đang lƣu giữ 10.300 giống của cây trồng có hạt.
Để khắc phục nhƣợc điểm của phƣơng pháp này ngƣời ta phải gieo trồng định kỳ, chăm sóc và thu hoạch hạt giống mới để cất giữ. Cho đến nay hơn 2 triệu bộ sƣu tập hạt giống đã có mặt trong các ngân hàng hạt giống nông nghiệp. Tuy nhiên những cây trồng có ý nghĩa khác cho từng khu vực nhƣ cây dƣợc liệu, cây lấy sợi…vẫn chƣa đƣợc lƣu giữ trong các ngân hàng này. Họ hàng hoang dại của các loại cây trồng vẫn chƣa đƣợc tập hợp đầy đủ trong các ngân hàng hạt giống mặc dù các loài này vô cùng hữu ích trong các chƣơng trình tạo giống cây trồng.
Tuy nhiên cũng phải tất cả các loài đều có thể bảo tồn bằng hạt giống. Khoảng 15% số loài thực vật trên thế giới có hạt thuộc loại “bảo thủ”, tức là không thể tồn tại hoặc không thể chịu đƣng đƣợc các điều kiện nhiệt độ thấp và kết quả là không thể cất giữ trong các ngân hàng hạt giống. Các loại cây trồng này có loài rất có giá trị nhƣ cao su, coca là không thể lƣu giữ lâu. Phƣơng pháp có thể lƣu giữ các loài này chỉ bằng cách lƣu giữ phôi sau khi đã loại bỏ vỏ áo ngoài của hạt, nội nhũ và các mô khác. Một số loài cũng đƣợc duy trì bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô trong những điều kiện có khống chế hoặc chúng đƣợc nhân giống bằng cắt chiết từ cây mẹ.
Khoảng 60 – 70% các loài thực vật tái sinh và bảo tồn nòi giống của mình bằng phƣơng thức tạo hạt hữu tính là có thể bảo quản hạt khô trong điều kiện lạnh – nhóm cây có hạt “orthodox”. Khi đƣợc làm khô, độ ẩm 5 – 7% hạt có thể kéo dài sự sống lâu trong kho lạnh. Theo lý thuyết thì có thể bảo toàn sức sống của hạt tùy theo
loài cây trên hàng trăm năm. Các kho bảo quản hạt vì thế sớm đƣợc đầu tƣ thành lập và là hình thức bảo quản exsitu quan trọng nhất.
Tùy theo nhu cầu bảo quản dài, trung hay ngắn hạn mà các kho hạt có những trang thiết bị và kỹ thuật phù hợp. Tƣơng ứng, các tập đòan hạt đƣợc giữ trong các điều kiện ngắn, trung và dài hạn còn đƣợc gọi là những tập đoàn công tác, họat động và cơ bản.
2.3. Ngân hàng gene đồng ruộng
Đây là thuật ngữ chỉ các tập đoàn thực vật sống đƣợc duy trì ngoài khu cƣ trú tự nhiên của chúng. Chúng có thể là các tập đoàn trồng trên đồng ruộng, trong các công viên, các vƣờn thực vật… Pƣơng pháp này có những điểm chính cần chú ý sau:
* Hình thức lưu giữ: Lƣu giữ nguồn gene trên đồng ruộng thí nghiệm, trong
chậu vại, nhà lƣới, ...
* Đối tượng: Những loài cây lâu năm nhƣ cây ăn quả, cây công nghiệp, cây
thuốc, cây lấy gỗ, các loài cây có hạt “recalcitrant” – loại hạt không thích nghi với sấy khô và bảo quản lạnh, các loài cây có hạt “orthodox” và cây sinh sản vô tính khi chƣa thiết lập đƣợc các ngân hàng hạt giống và in vitro thích hợp.
* Phương pháp:
Đối với cây hàng năm: Bảo tồn Ex-situ nếu ngân hàng gene đồng ruộng
không phải tại nơi xuất xứ của loài cây cần bảo tồn, In-situ nếu ngân hàng gene đồng ruộng tại nơi xuất xứ của loài cây cần bảo tồn.
Đối với cây lưu niên: Tạo lập các vƣờn bảo tồn quỹ gene cây lƣu niên tại các
cơ quan nghiên cứu khoa học hoặc các địa phƣơng; Bảo tồn In situ tại vƣờn gia đình.
* Đặc điểm của phương pháp:
- Ƣu điểm: Bảo quản đƣợc lƣợng lớn các nguồn gene (Tập đoàn cơ bản), kết
hợp đánh giá mô tả, theo dõi khả năng chống chịu sâu bệnh hại và các điều kiện sinh thái bất lợi đối với nguồn gene và các giai đoạn sinh trƣởng phát triển của cây trồng; làm giảm nguy cơ xói mòn nguồn gene trong tự nhiên.
- Nhƣợc điểm: Chi phí tốn kém, hạn chế sự tiến hoá tự nhiên của nguồn gene; nguy cơ xói mòn nguồn gene trong quá trình bảo quản do sâu bệnh và các điều kiện sinh thái bất lợi.
+ Bảo tồn in - situ:
- Ƣu điểm: Bảo đảm đƣợc quá trình tiến hoá tự nhiên của nguồn gene; hiệu quả khai thác sử dụng cao.
- Nhƣợc điểm: Chỉ bảo đảm áp dụng đƣợc đối với các nguồn gene đang có lợi ích cộng đồng; đòi hỏi phải thƣờng xuyên nâng cao năng lực và ý thức của cộng đồng.
* Số lượng nguồn gene đang được lưu giữ:
Đến đầu năm 2003 Ngân hàng gene đồng ruộng đang lƣu giữ 1.800 giống (gồm Bạc Hà, củ Mỡ, củ Nâu, Dong Riềng, Dong Trắng, củ Từ, Địa Liền, Gừng, Khoai Lang, Khoai Sọ, Sắn, Riềng, Nghệ…); Vƣờn tiêu bản quỹ gene cây lƣu niên 192 giống của 22 loài cây lƣu niên.
2.4. Ngân hàng gene invitro
Đây là tập đoàn các vật liệu di truyền đƣợc bảo quản trong môi trƣờng dinh dƣỡng nhân tạo, trong điều kiện vô trùng.
* Hình thức lưu giữ: Lƣu giữ cây con, cơ quan, mô, phôi, tế bào, ADN ... của các nguồn gene trong điều kiện duy trì sinh trƣởng tối thiểu hoặc ngừng sinh trƣởng tạm thời.
* Đối tượng:
- Các loại cây có hạt
- Các nguồn gene dùng để nhân nhanh phục vụ các chƣơng trình chọn tạo và nhân giống, hạt giống và ngân hàng ADN.
- Các loài cây khó bảo quản trong Ngân hàng gene hạt giống và Ngân hàng gene đồng ruộng.
* Phương pháp:
- Lƣu giữ trong ống nghiệm các cơ quan, mô hoặc tế bào bằng kỹ thuật nuôi cấy mô nhằm duy trì nguồn gene dƣới hình thức sinh trƣởng chậm (phƣơng pháp này đang đƣợc áp dụng tại NHG cây trồng quốc gia).
- Bảo quản siêu lạnh trong Ni tơ lỏng (-196 oC) các đối tƣợng Callus, Protoplast, bao phấn, mô phân sinh, phôi.
* Đặc điểm của phương pháp:
+ Ưu điểm:
- Đảm bảo độ an toàn và sạch bệnh cao, có khả năng tạo quần thể cây đồng nhất với số lƣợng lớn.
- Với phƣơng pháp bảo quản siêu lạnh có thể bảo quản đƣợc lâu dài với số lƣợng lớn và độ ổn định.
- Hạn chế khả năng mất nguồn gene, nhất là các nguồn gene có nguy cơ xói mòn cao, các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng,
- Khả năng tái tạo, phục hồi các nguồn gene đã biến mất trong tự nhiên. + Nhược điểm:
- Chi phí bảo quản lớn, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và trang thiết bị hiện đại. - Có khả năng tạo ra biến dị Soma với tần số biến dị khác nhau và ít lặp lại. * Số lượng giống cây trồng đang được lưu giữ: Hiện nay đang lƣu giữ khoai Môn - Sọ.
Có 3 loại kho bảo quản in vitro – ngắn, trung và dài hạn. Tùy theo nhu cầu bảo quản mà tốc độ sinh trƣởng của vật liệu đƣợc làm giảm với mức độ khác nhau.
nghiên cứu của mỗi cơ sở. Trong bảo quản bằng sinh trƣởng chậm (trung hạn) tốc độ sinh trƣởng của vật liệu đƣợc làm giảm một cách đáng kể bằng cách để ở điều kiện nhiệt độ và ánh sáng thấp hoặc làm giảm nồng độ oxy tiếp cận vật liệu. Bằng phƣơng này có thể kéo dài thời gian cần cấy chuyển và nhƣ vậy làm giảm một cách đáng kể các chi phí cần thiết và nguy cơ phát sinh biến dị sinh dƣỡng. Bảo quản trong hoặc trên mặt nitơ lỏng (1560C) là phƣơng pháp bảo quản dài hạn. Ở nhiệt độ đó các phản ứng sinh hóa của vật liệu bị làm ngƣng đọng hoàn toàn và vì thế loại trừ đƣợc khả năng xảy ra biến dị sinh dƣỡng. Tuy nhiên trong bảo quản đông lạnh sức sống và khả năng tái sinh của vật liệu lại là vấn đề cần quan tâm. Trong quá trình tái sinh cũng có thể xảy ra những biến dị sinh dƣỡng nếu có qua quá trình phát triển “không có tổ chức cơ quan”.
Mỗi giải pháp đã nêu đều có những hạn chế và thuận lợi nhất định, vì thế tùy mỗi trƣờng hợp cụ thể mà lựa chọn giải pháp thích hợp nhất, có thể phải là kết hợp của nhiều giải pháp.