- SỰ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ CÂY NGHỆ (CURCUMA SP.) Ở TỈNH BÌNH DƯƠNG. - Đa dạng di truyền, đặc điểm hình thái, hệ số tương đồng, Nghệ, ISSR. - Nhằm mục đích phát hiện những cấu trúc di truyền khác biệt trong quần thể để phục vụ cho công tác bảo tồn nguồn gen và cải thiện giống, nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử ISSR đã được thực hiện trong quần thể cây Nghệ thuộc 5 huyện thị ở tỉnh Bình Dương. - Mức độ đa hình thông qua phân tích sơ đồ di truyền của 13 đặc điểm hình thái trong quần thể khảo sát tương đối cao với hệ số tương đồng dao động từ 0,55-1. - Từ kết quả này có thể phân chia quần thể mẫu Nghệ thành 4 nhóm rõ rệt với hệ số tương đồng di truyền biến thiên trong khoảng từ 0,71-1,00. - Phân tích với 6 chỉ thị phân tử ISSR đa hình cũng cho thấy mức độ đa hình tương đối cao. - Hệ số tương đồng dao động từ 0,46-1,00. - Dựa trên mức độ tương đồng di truyền ở 0,62 cũng có thể chia quần thể mẫu thành 4 nhóm. - Kết quả phân tích kết hợp giữa đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử ISSR mức độ tương đồng cao biến động từ 0,47 đến 0,99 và có thể chia thành 4 nhóm rõ rệt. - Kết quả nghiên cứu này cho thấy có sự đa dạng di truyền trong quần thể cây Nghệ ở tỉnh Bình Dương và góp phần cung cấp những biến dị di truyền trong tự nhiên có giá trị để có chiến lược bảo tồn và khai thác nguồn gen này.. - Cây Nghệ ngày càng được các nhà khoa học quan tâm, không chỉ nghiên cứu về tinh dầu curcumin hay các hợp chất có công dụng trong dược liệu từ củ Nghệ, mà còn có các nghiên cứu đánh giá mức độ đa dạng di truyền trên quần thể cây Nghệ ở những vùng địa lý khác nhau để tạo cơ sở cho việc chọn lọc và bảo tồn nguồn gen quý từ cây Nghệ. - Trong số các nghiên cứu gần đây, có thể kể đến nghiên cứu về sự biến đổi tinh dầu curcumin tổng số và hoạt chất chống oxy hóa và đa dạng di truyền trong bộ sưu tập Nghệ (Thaikert and Paisooksantivatana, 2009). - đánh giá đa dạng di truyền trên giống cây Nghệ bản địa từ Pakistan bằng chỉ thị phân tử RAPD (Hikmat và ctv, 2011);. - hay thông qua các chỉ tiêu hình thái (Mário và ctv.. - Riêng về mức độ đa dạng di truyền của quần thể Nghệ ở Việt Nam, cho đến nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu. - Có nhiều phương pháp khác nhau có thể sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền như phương pháp sử dụng các đặc điểm hình thái, chỉ thị isozyme, hay chỉ thị phân tử (RFLP, RAPD, AFLP, SSR, ISSR). - Trong đó, các đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử ISSR là những phương pháp phân tích sử dụng khá hiệu quả trong các nghiên cứu về phân loại và cây phát sinh loài hiện nay. - ISSR (Inter-Simple Sequence Repeats) là một loại chỉ thị phân tử sử dụng các đoạn lặp lại của các đoạn trình tự đơn giản. - Vì vậy, dấu phân tử ISSR mang tính ngẫu nhiên tương tự như dấu phân tử RAPD ngoại trừ đoạn mồi ISSR được thiết kế từ các khu vực microsatellite và dài hơn đoạn mồi RAPD.. - Chỉ thị phân tử ISSR có độ chính xác và khả năng lặp lại cao. - của đối tượng nghiên cứu. - Tại khu vực phía Nam Việt Nam, hiện chưa có báo cáo khoa học nào sử dụng ISSR để làm sáng tỏ sự đa dạng di truyền của cây Nghệ, đặc biệt tại địa bàn tỉnh Bình Dương, nơi được biết đến là trồng nhiều Nghệ.. - Từ thực tế trên, nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền của quần thể Nghệ ở tỉnh Bình Dương dựa trên đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử ISSR được thực hiện để làm cơ sở cho việc bảo tồn nguồn gen và chọn tạo giống mới cho chương trình nhân giống Nghệ trong tương lai.. - 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Đánh giá đặc tính hình thái. - Có 13 chỉ tiêu hình thái được ghi nhận thuộc 2 nhóm: đặc tính củ và đặc tính thân – lá (Bảng 1). - Các đặc điểm hình thái được đánh giá cảm quan và đo đếm thông thường.. - 2.2 Phản ứng khuếch đại DNA (PCR) Lá cây Nghệ đã được khảo sát đặc tính hình thái được sử dụng để phân tích sự đa dạng về mặt phân tử ISSR. - Có 10 chỉ thị phân tử ISSR được sản xuất bởi công ty Sinh hóa Phù Sa (Vĩnh Long, Việt Nam) đã được sử dụng để khuếch đại DNA (Bảng 2).. - Ma trận này được dùng làm dữ liệu đầu vào của phần mềm NTSYSpc v2.1 để tính hệ số tương đồng (Similarity coefficient) và phân nhóm các giống.. - Đối với chỉ thị phân tử ISSR, sự xuất hiện hoặc không xuất hiện của một băng DNA nào đó trên gel sẽ được ghi nhận tương ứng là 1 và 0. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Sự đa dạng của đặc tính hình thái Trong 13 đặc điểm hình thái được khảo sát ở 36 cây Nghệ (Bảng 1) thì tất cả đều biểu hiện đa hình. - Nếu mỗi biểu hiện của một đặc điểm hình thái được kiểm soát bởi 1 alen thì đối với những đặc điểm có biểu hiện đa hình, trung bình có từ 3 – 4 alen trên 1 đặc điểm.. - 3.1.1 Đặc điểm củ. - Trong số các đặc điểm hình thái củ thì 2 tính trạng có số alen cao nhất (bằng 5) là màu sắc củ và mùi hương củ. - Hai tính trạng này cùng với tính trạng hương vị củ, góp phần quan trọng giúp phân biệt các cá thể Nghệ trong khảo sát. - Kết quả cũng cho thấy phần lớn củ Nghệ có màu vàng cam (chiếm tỉ lệ 61,11. - Hình 1: Màu sắc củ điển hình khảo sát được trên 36 mẫu Nghệ thuộc tỉnh Bình Dương 3.1.2 Đặc điểm thân - lá. - Qua kết quả khảo sát cho thấy, trong số các đặc điểm hình thái cây, thì có 2 tính trạng có số alen cao nhất (bằng 4) là chiều dài lá/chiều rộng lá và chiều dài cuống lá/chiều dài lá. - Sơ đồ di truyền hình nhánh (Hình 2) dựa trên hệ số tương đồng cho thấy hệ số tương đồng về hình thái giữa các mẫu trong quần thể khảo sát là khá cao, dao động từ 0,55-1,00 và có thể chia. - thành 4 nhóm với mức độ tương đồng di truyền biến thiên trong khoảng từ 0,71-1,00 gồm.. - Nhóm I có 23 cá thể (BD01, BD02, BD30, BD34, BD05, BD16, BD17, BD18, BD31, BD23, BD10, BD08, BD39, BD38, BD26, BD27, BD25, BD32, BD03, BD12, BD22, BD29, BD28) giống nhau ở mức tương đồng khoảng 0,80-1,00. - Cả 23 cá thể giống nhau hầu hết ở các đặc điểm màu sắc củ, mùi hương củ, hương vị củ, màu sắc lá, đặc điểm gân lá và phiến lá.. - Nhóm II có 03 cá thể (BD06, BD15, BD35) giống nhau ở mức tương đồng từ 0,74-0,81. - Các cá thể điều có chung đặc điểm màu củ vàng, mùi hương đặc trưng của Nghệ nhưng nhẹ không nồng và có vị gừng.. - Nhóm III có 09 cá thể (BD07, BD14, BD33, BD19, BD11, BD24, BD21, BD36, BD37) giống nhau ở mức tương đồng từ 0,71-0,91. - cá thể hầu hết có chung đặc điểm màu củ trắng xanh, có mùi hương đặc trưng của Nghệ đen, vị cay và đắng, có sọc tím chạy giữa phiến lá và màu sắc chung của thân cây thường tím.. - Nhóm IV: chỉ riêng cá thể BD20. - Điều này cho thấy cá thể BD20 khá đặc biệt trong bộ sưu tập giống Nghệ tại Bình Dương với các đặc điểm tách biệt và chỉ xuất hiện duy nhất trên cá thể này.. - Tuy nhiên, vì chưa có những phân tích khác xác định nghiên cứu này vẫn sử dụng mẫu này như là loài Nghệ cho phân tích phân tử tiếp theo.. - Bảng 1: Sự đa dạng của 13 đặc tính hình thái của quần thể cây Nghệ tại Bình Dương. - Đặc điểm khảo sát Tỉ lệ. - Đặc điểm củ Đặc điểm thân lá. - Đặc điểm gân lá Dày 2,78. - Kết quả nghiên cứu này phù hợp với các nghiên cứu về hình thái của loài Nghệ ở các quốc gia trên thế giới. - Hikmat và ctv., (2011) đã sử dụng 21 chỉ tiêu hình thái để đánh giá đa dạng di truyền của 20 mẫu cây Nghệ được thu thập trên ba vùng địa lý khác nhau (Bannu, Haripur and. - Kết quả đó ghi nhận được là phần lớn Nghệ có lá màu xanh, củ màu vàng cam và hoa màu trắng xanh. - Các dữ liệu hình thái nông học được phân tích bằng kỹ thuật PCA (Principal Component Analysis) và chia thành 4 nhóm phù hợp với các đặc điểm hình thái nông học ghi nhận cũng như khu vực địa lý thu thập mẫu.. - Hình 2: Sơ đồ hình nhánh dựa trên hệ số tương đồng di truyền của 13 đặc điểm hình thái của quần thể mẫu cây Nghệ tại tỉnh Bình Dương. - 3.2 Sự đa dạng di truyền dựa trên chỉ thị phân tử ISSR. - Kết quả ly trích DNA cho thấy chỉ có 24/36 mẫu đạt kết quả tốt thích hợp cho phản ứng PCR.. - Trong 10 đoạn mồi ISSR đã được sử dụng trên 24 mẫu cây Nghệ, kết quả cho thấy có 6 đoạn mồi cho kết quả băng rõ trên tất cả 24 mẫu (chiếm 60%) và tất cả đều đa hình. - Bảng 2: Sự đa hình của 6 chỉ thị ISSR ở quần thể Nghệ tại tỉnh Bình Dương. - (2007) đã sử dụng 39 đoạn mồi RAPD và 8 đoạn mồi ISSR để phân tích di truyền trên 15 cá thể Nghệ ở Ấn Độ. - Kết quả thu nhận được với đoạn mồi RAPD có 352/376 băng đa hình chiếm tỉ lệ 93.62%, trung bình có 9,03 băng/đoạn mồi. - Như vậy, trong nghiên cứu này, với 24 mẫu Nghệ thu thập trên địa bàn tỉnh Bình Dương dùng 6 đoạn mồi ISSR, cho kết quả đa hình cao hơn (12,33 băng đa hình/đoạn mồi).. - Kết quả ở Hình 4 cho thấy hệ số tương đồng giữa 24 mẫu Nghệ ở Bình Dương biến động từ . - Dựa trên các dấu phân tử ISSR, thì. - quần thể Nghệ khảo sát có cấu trúc nhóm tương đối rõ rệt và có thể chia thành 4 nhóm riêng biệt.. - Kết quả này tương đối phù hợp với kết quả hình thái trình bày ở phần trên. - Nhóm I: gồm 15 cá thể (BD1, BD5, BD8, BD28, BD29, BD39, BD2, BD16, BD27, BD10, BD26, BD22, BD38, BD6, BD35) giống nhau với hệ số tương đồng từ 0,75-1,00.. - Nhóm II: gồm 5 cá thể (BD11, BD24, BD21, BD36, BD37) với hệ số tương đồng từ 0,65-0,86.. - Nhóm III: gồm 3 cá thể (BD7, BD14, BD33) với hệ số tương đồng từ 0,89-0,93.. - Nhóm IV: chỉ riêng cá thể BD20.. - Sự phân nhóm này khác với kết quả khảo sát hình thái ở chỗ là nhóm II và III trong kết quả dựa trên dấu phân tử ISSR được tách ra từ nhóm III trong kết quả hình thái. - Và các cá thể thuộc nhóm II trong khảo sát hình thái lại được gộp chung thành nhóm I trong kết quả với dấu phân tử. - Điều này cho thấy, khi đánh giá đa dạng di truyền mà chỉ dựa trên đặc điểm hình thái sẽ cho kết quả kém chính xác, do một số đặc điểm hình thái luôn chịu. - Đặc biệt là cá thể BD20 cũng tách hẳn ra khỏi các nhóm trong bộ giống Nghệ khảo sát, tương tự với kết quả ghi nhận được khi khảo sát về hình thái. - Trong phổ điện di của cả 6 chỉ thị ISSR đều cho thấy cá thể này có sản phẩm PCR-ISSR khác biệt hoàn toàn với các cá thể còn lại (Hình 3). - Hình 4: Sơ đồ hình nhánh dựa trên hệ số tương đồng di truyền của 6 chỉ thị phân tử ISSR ở quần thể mẫu cây Nghệ tại tỉnh Bình Dương. - Một số nghiên cứu trước đây trên Nghệ cũng cho kết quả tương tự với hệ số tương đồng rất cao trong quần thể khảo sát. - Jan và ctv., (2011) sử dụng kỹ thuật RAPD trên 20 mẫu Nghệ bản địa từ Pakistan ghi nhận được hệ số tương đồng vào khoảng . - Các tác giả phân chia bộ giống khảo sát thành 4 nhóm, tương tự các nhóm nhận được khi phân loại theo đặc điểm hình thái, nông học của các nghiên cứu trước đó.. - 3.3 Phân tích kết hợp đặc tính hình thái và chỉ thị phân tử ISSR. - Kết hợp những phân tích trên cả đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử ISSR (Hình 5), có thể chia 24 mẫu khảo sát thành 4 nhóm lớn với hệ số tương đồng di truyền biến thiên trong khoảng từ 0,66–. - Nhóm I: gồm 15 cá thể (BD01, BD02, BD05, BD08, BD39, BD29, BD28, BD16, BD27,. - BD38, BD22, BD10, BD26, BD06, BD35) với mức tương đồng từ 0,71-1,00.. - Nhóm II: gồm 3 cá thể (BD07, BD14, BD33) với mức tương đồng từ 0,89-0,92.. - Nhóm III: gồm 5 cá thể (BD11, BD24, BD21, BD36, BD37) với mức tương đồng từ 0,66-0,88.. - Nhóm IV: chỉ 1 cá thể BD20.. - Kết quả này cũng tương tự như kết quả phân tích riêng rẽ 2 phương pháp. - Điều này cho thấy 2 phương pháp đánh giá đa dạng di truyền này có thể sử dụng rộng rãi. - Đặc biệt, quần thể cây Nghệ trong nghiên cứu này mặc dù mức độ tương đồng khá cao nhưng vẫn biểu hiện sự đa dạng trong nhóm mẫu thu thập và chỉ ra rằng đã có những biến dị trong tự nhiên xuất hiện và có khả năng làm thay đổi đặc tính giống.. - Hình 5: Sơ đồ di truyền hình nhánh dựa trên hệ số tương đồng di truyền kết hợp giữa 13 đặc điểm hình thái và 6 chỉ thị phân tử ISSR ở quần thể cây Nghệ tại tỉnh Bình Dương. - Nghiên cứu cho thấy quần thể Nghệ tại Bình Dương có thể hiện sự đa dạng di truyền, tuy rằng mức độ tương đồng tương đối cao. - Kết quả này phù hợp với kết quả ghi nhận được trong các nghiên cứu trước đây trên cây Nghệ ở các quốc gia khác. - Chỉ thị phân tử ISSR tỏ ra khá hiệu quả trong việc phát hiện cấu trúc của quần thể cũng như khi kết hợp với đặc điểm hình thái. - Sự đa dạng di truyền trong quần thể cây Nghệ trong nghiên cứu này có thể được sử dụng để phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen và cải thiện giống trên. - Để có được kết quả chính xác và mang tính đại diện hơn cho quần thể cây Nghệ tại Bình Dương, cần thiết khảo sát thêm chỉ tiêu hình thái – nông học như các tính trạng về hoa hay động thái tăng trưởng của cây cũng như cần mở rộng khu vực khảo sát và tăng số lượng mẫu. - Trong phân tích di truyền dựa trên chỉ thị phân tử, cũng cần sử dụng thêm các đoạn mồi ISSR khác để làm rõ hơn cấu trúc của quần thể. - Những khảo sát các đặc điểm sinh hóa của các mẫu cũng quan trọng để có hướng khai thác trong dược liệu.