Đặc điểm hình thái và di truyền của ba loài thuộc chi trinh nữ (Mimosa)

- ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ DI TRUYỀN CỦA BA LOÀI THUỘC CHI TRINH NỮ (Mimosa).
- Di truyền, đặc điểm hình thái, ITS, matK, Mimosa.
- Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm hình thái và mối quan hệ di truyền của 3 loài thuộc chi Mimosa: mắc cỡ (Mimosa pudica), mai dương (Mimosa pigra) và trinh nữ móc (Mimosa diplotricha).
- Trong nghiên cứu này, đặc điểm hình thái cho thấy sự giống nhau và khác nhau về đặc điểm thân, lá, hoa và quả.
- Nó cũng cho thấy rằng cả ba loài đều có một số đặc điểm chung của chi Mimosa như thân có gai, lá nhạy cảm, hoa màu hồng nhạt và hoa được nhóm lại thành cụm hình cầu mịn.
- Đặc điểm riêng của từng loài được ghi nhận cho thấy sự khác biệt như lá, thân, hoa và trái về kích thước, màu sắc và hình dạng.
- Giản đồ phát sinh chủng loại chỉ ra rằng mai dương (Mimosa pigra) và trinh nữ móc (Mimosa diplotricha) có mối quan hệ chặt chẽ hơn là mắc cỡ (Mimosa pudica) dựa trên phân tích trình tự ITS và matK..
- Đặc điểm hình thái và di truyền của ba loài thuộc chi trinh nữ (Mimosa)..
- Trong đó, một số loài phổ biến của chi Mimosa tại Việt Nam như mắc cỡ (Mimosa pudica), mai dương (Mimosa pigra), trinh nữ móc (Mimosa diplotricha.
- Đối với chi Mimosa, ngoài những nghiên cứu về hoạt tính sinh học, việc nghiên cứu các đặc điểm hình thái, cũng như sự phân loại, phân tích mối quan hệ di truyền giữa các loài trong chi với nhau cũng đáng được quan tâm.
- Ngày nay, cùng với sự phát triển của các kỹ thuật sinh học phân tử, việc phân tích mối quan hệ di truyền giữa các loài được ứng dụng thông qua các vùng trình tự gene.
- Trong đó, ITS (internal transcribed spacers) và matK là hai trong số các vùng trình tự được sử dụng phổ biến.
- ITS là trình tự được sử dụng để nghiên cứu mức độ di truyền của hệ thống phân loại thực vật (Baldwin et al., 1995)..
- Trình tự ITS của DNA ribosome là các dấu phân tử quan trọng trong cây phát sinh loài (Blattner, 1999)..
- Hai đầu vùng ITS là các trình tự bảo tồn cao, những primer (universal primer) được thiết kế từ những vùng này có thể được sử dụng để khuếch đại và giải trình tự vùng ITS (Gades and Bruns, 1993).
- Vùng ITS có kích thước nhỏ bp) và trình tự lặp cao.
- nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài và phát sinh loài ở thực vật (Vijayan and Tsou, 2010)..
- Vì vậy, nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm hình thái và mối quan hệ di truyền của 3 loài thuộc chi Mimosa..
- 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương tiện.
- Thu 3 mẫu cây (mỗi mẫu 3 cây) bao gồm mai dương, mắc cỡ và trinh nữ móc thuộc chi Mimosa tại thành phố Cần Thơ.
- Chọn mẫu cây trưởng thành và ra hoa để thu đặc điểm hình thái.
- Các hóa chất, thiết bị sử dụng trong ly trích và giải trình tự DNA được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ..
- 2.2.1 Mô tả đặc điểm hình thái.
- Lá: đặc điểm của lá, số lá chét trên một lá kép, kích thước lá, màu sắc..
- Trình tự mồi như sau: ITS1: 5.
- al., 2005).
- Sản phẩm PCR của các vùng gene sau khi khuếch đại và được giải trình tự.
- Sau đó được kiểm tra bằng công cụ BLAST trên NCBI để xác định các trình tự tương đồng.
- Dùng phần mềm BioEdit Sequence Alignment để xếp hàng (alignment) so sánh các trình tự tương đồng.
- Xây dựng giản đồ mối quan hệ di truyền: Các trình tự vùng gene ITS và matK được sử dụng để giản đồ mối quan hệ di truyền bằng phần mềm Mega 6.0.6 (Tamura et al., 2013).
- 3.1 Kết quả phân tích đặc điểm hình thái Đặc điểm chung của 3 loài nghiên cứu được nghi nhận như sau: lá kép lông chim, lá cây có tính nhạy cảm đặc trưng của chi Mimosa như thường khép lại vào ban đêm và khi bị chạm vào, thân có gai nhọn, hoa có màu hồng và được sắp xếp thành cụm hình cầu..
- Mai dương có đặc điểm là cây thân bụi, cây trưởng thành có dạng thẳng đứng, chiều cao khoảng 3 – 6 m.
- Mắc cỡ có đặc điểm thân thảo đối với cây non hoặc bò trườn đối với cây trưởng thành, thân cây có thể dài tới 1,5 m.
- Thân cây màu nâu nhạt, hình trụ tròn, thân có gai nhọn tương đồng với kết quả nghiên cứu của Ahmad et al.
- Trinh nữ móc có đặc điểm: là một loại cây bụi, có gai ở thân và lá, là một loài cây phân nhánh mạnh, mọc lộn xộn đan xen vào nhau, có thể cao từ 1 – 2 m.
- Hình 1: Cây mai dương (A), mắc cỡ (B) và trinh nữ móc (C).
- Bảng 1: Đặc điểm hình thái của thân mai dương, mắc cỡ và trinh nữ móc Đặc điểm.
- hình thái Mai dương (Mimosa pigra).
- Mắc cỡ (Mimosa pudica).
- Trinh nữ móc (Mimosa diplotricha).
- Hình 2: Đặc điểm hình thái thân của mai dương (A), mắc cỡ (B) và trinh nữ móc (C) Đặc điểm hình thái cho thấy sự khác biệt về.
- Đường kính của mắc cỡ và trinh nữ móc không khác biệt lớn như mắc cỡ có đường kính thân từ 0,2 – 0,4 cm (Bảng 1 và Hình 2B) và trinh nữ móc có đường.
- Nhưng về hình dạng thân của trinh nữ móc có hình ngũ giác với 5 hàng gai ở thân chính, 3 hàng gai ở nhánh, gai nhỏ và cong ngược dễ nhận diện để phân loại..
- Bảng 2: Đặc điểm hình thái lá của mai dương, mắc cỡ và trinh nữ móc.
- Đặc điểm hình.
- thái Mai dương.
- Mắc cỡ.
- Trinh nữ móc (Mimosa diplotricha) Đặc điểm lá Lá kép lông chim hai.
- Hình 3: Đặc điểm hình thái về lá của mai dương (A), mắc cỡ (B) và trinh nữ móc (C) Đặc điểm hình thái cho thấy sự khác biệt về lá.
- như mai dương có kích thước lá từ 25 – 30 cm khác biệt lớn so với kích thước của hai loài cùng nghiên cứu (Bảng 2 và Hình 3A).
- mắc cỡ (6 – 10 cm) và trinh nữ móc (14 – 17 cm) (Bảng 2 và Hình 3B, 3C).
- Đặc điểm khác biệt là chỉ có mắc cỡ có từ 1 – 2 cặp lá chét trên một lá kép (Bảng 2)..
- Bảng 3: Đặc điểm hình thái về hoa và quả của mai dương, mắc cỡ và trinh nữ móc Đặc điểm.
- hình thái Mai dương (Mimosapigra).
- Hình 4: Đặc điểm hình thái hoa và trái của mai dương (A), mắc cỡ (B) và trinh nữ móc (C) Ngoài những đặc điểm chung của hoa thuộc chi.
- điểm hình thái cho thấy sự khác biệt về hoa như kích thước hoa của mai dương từ 2,0 – 2.5 cm lớn hơn so.
- Kích thước hoa của mắc cỡ và trinh nữ móc gần như giống nhau từ 1 – 1,2 cm rất.
- Nhưng về màu sắc của hoa thì trinh nữ móc có màu hồng đậm hơn so với hai loài còn lại (Bảng 3 và Hình 4C)..
- Hình 5: Đặc điểm phân bố gai trên thân của mai dương, trinh nữ móc và mắc cỡ Đặc diểm phân bố gai trên thân của mai dương,.
- trinh nữ móc và mắc cỡ cho thấy sự khác biệt rõ rệt như mai dương thân có kích thước lớn hơn với mỗi lóng dài khoảng 10 cm với 4 – 5 gai nhọn.
- Theo nghiên cứu của Lonsdale et al.
- Trinh nữ móc có đặc điểm thân đặc biệt như thân hình ngũ giác có 5 hàng gai ở thân chính, 3 hàng gai ở nhánh, 3 hàng gai ở lá, nhiều gai nhỏ và cong ngược.
- Điều này tương tự với nghiên cứu của Ekhator et al.
- Mắc cỡ có đặc điểm thân hình trụ tròn, mỗi lóng dài khoảng 5 – 7 cm có gai ở cuống lá và 1 gai ở giữa lóng (Hình 5C)..
- Từ những đặc điểm hình thái có thể giúp phân biệt 3 loài thuộc chi Mimosa, cho thấy sự giống nhau và khác nhau về đặc điểm thân, lá, hoa và quả.
- 3.2 Kết quả phân tích đặc điểm di truyền Trình tự ITS của 3 loài trên cơ sở dữ liệu NCBI được sử dụng để làm trình tự tham khảo.
- DNA tổng số sau đó được sử dụng trong phản ứng PCR khuếch đại các vùng trình tự mục tiêu theo từng chu kỳ phản ứng.
- Kết quả điện di sản phẩm PCR cho thấy không xuất hiện băng DNA phụ, sản phẩm PCR khuếch đại các vùng gene được tinh sạch và giải trình tự nucleotide (Hình 6)..
- 2: mẫu mai dương, 3: mẫu mắc cỡ, 4: mẫu trinh nữ móc).
- 3.2.1 Kết quả phân tích vùng trình tự ITS Trình tự ITS của 3 loài trên cơ sở dữ liệu NCBI được sử dụng để làm trình tự tham khảo.
- Kết quả giải trình tự vùng gene ITS của mẫu mai dương có chiều dài là 608 nucleotide.
- Trình tự đã được xác định từ vùng gene ITS của mẫu mai dương có 608 nucleotide, nhưng chỉ sử dụng 568 nucleotide có tính hiệu ổn định để so sánh với các trình tự trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI.
- Kết quả so sánh trình tự vùng gene ITS của mẫu mai dương với trình tự gene của các loài khác trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI bằng công cụ BLAST cho thấy, trình tự vùng gene ITS của mẫu mai dương có độ tương đồng cao nhất với trình tự của loài Mimosa pigra KT364060.1 (Simon et al., 2016) là 99,65%..
- Kết quả giải trình tự vùng gene ITS của mẫu mắc cỡ có chiều dài là 674 nucleotide.
- Trình tự đã được xác định từ vùng gene ITS của mẫu mắc cỡ có 674 nucleotide, nhưng chỉ sử dụng 634 nucleotide có tính hiệu ổn định để so sánh với các trình tự trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI.
- trình tự vùng gene ITS của mẫu mắc cỡ với trình tự gene của các loài khác trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI bằng công cụ BLAST cho thấy, trình tự vùng gene ITS của mẫu mai dương có độ tương đồng cao nhất với trình tự của loài Mimosa pudica KX057889.1 (Oshingboye, 2017) là 90,71%..
- Kết quả giải trình tự vùng gene ITS của mẫu trinh nữ móc có chiều dài là 616 nucleotide.
- Trình tự đã được xác định từ vùng gene ITS của mẫu trinh nữ móc có 616 nucleotide, nhưng chỉ sử dụng 596 nucleotide có tính hiệu ổn định để so sánh với các trình tự trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI.
- Kết quả so sánh trình tự vùng gene ITS của mẫu trinh nữ móc với trình tự gene của các loài khác trong cơ sở dữ liệu GenBank của NCBI bằng công cụ BLAST cho thấy, trình tự vùng gene ITS của mẫu trinh nữ móc có độ tương đồng cao nhất với trình tự của loài Mimosa diplotricha MH768249.1 (Li et al., 2018) là 99,65%..
- Kết quả của 3 loài nghiên cứu so với trình tự trong cơ sở dữ liệu của NCBI cho thấy độ tương đồng đều trên 90%.
- Kết hợp cùng với khảo sát đặc điểm hình thái cho thấy 3 loài nghiên cứu đều thuộc chi Mimosa..
- Hình 7: Giản đồ phát sinh chủng loại dựa trên trình tự vùng ITS của 3 mẫu nghiên cứu so với cơ sở dữ liệu của NCBI.
- Giản đồ cho thấy 3 loài được so sánh dựa trên trình tự vùng ITS đều thuộc chi Mimosa bao gồm 2 nhánh chính: nhánh I và nhánh II.
- Trong nhóm trinh nữ móc bao gồm 2 loài thuộc chi Mimosa không có khác biệt về số nucleotides với chỉ số bootstrap là 100%.
- nhóm mai dương và nhóm trinh nữ móc khác biệt nhau là 50 nucleotides với chỉ số bootstrap là 59..
- 3.2.2 Kết quả phân tích vùng trình tự matK Giản đồ cho thấy 3 loài nghiên cứu so sánh dựa trên trình tự vùng matK đều thuộc chi Mimosa bao gồm 2 nhánh chính: nhánh I và nhánh II.
- bao gồm hai nhánh phụ, nhánh phụ 1 (mẫu mai dương (Mimosa pigra) và KX119396.1 Mimosa pigra) và nhánh phụ 2 (Trinh nữ móc (Mimosa.
- Nhánh 2 bao gồm mẫu mắc cỡ (Mimosa pudica) và NC_042921.1 Mimosa pudica (Hình 8)..
- Bảng 4: Kết quả phân tích vùng trình tự matK của 3 loài thuộc chi Mimosa.
- Trình tự Độ dài trình tự Độ tương đồng.
- Trình tự tương đồng cao nhất Mai dương 608 nucleotides 99,30% KX119396.1 Mimosa pigra.
- (Yang et al., 2018).
- Trinh nữ móc 606 nucleotides 99,31% MH767954.1 Mimosa diplotricha (Li et al., 2018).
- Hình 8: Giản đồ phát sinh chủng loại dựa trên trình tự vùng matK của 3 mẫu nghiên cứu 3 mẫu nghiên cứu so với cơ sở dữ liệu của NCBI.
- Trong nhóm I, 2 loài mai dương trong nhánh phụ 1 khác biệt nhau là 2 nucleotides với chỉ số boostrap là 81, 2 loài trinh nữ móc trong nhánh phụ 2 tương đồng nhau không có khác biệt với chỉ số bootstrap là 100.
- Nhóm mai dương và nhóm trinh nữ khác biệt nhau 4 nucleotides.
- Kết quả khảo sát hình thái cho thấy những đặc điểm giống nhau đặc trưng 3 loài (mai dương, mắc cỡ và trinh nữ móc) trong cùng một chi có những đặc điểm riêng để phân biệt các loài khác nhau.
- Kết hợp giữa đặc điểm hình thái và đặc điểm đi truyền của 3 loài trên cho thấy mối quan hệ di truyền giữa các loài trong cùng một chi Mimosa và giúp phân biệt giữa 3 loài với nhau.
- Dựa vào giản đồ phát sinh chủng loài cho thấy mai dương và trinh nữ móc có mối quan hệ di truyền gần hơn so với mắc cỡ..
- Các phương pháp nghiên cứu thực vật