Chương 5 Bảo tồn tài nguyên di truyền (conservation of genetic resources)

BẢÛO TỒÀN TÀØI NGUYÊN DI TRUYÊ ÀÀN (Conservation of Genetic Resources ) Chương 5 ƒ Di truyềàn nghiênâ cứùu chứùc năngê vàø hoạït độäng củûa gen. ƒ Cáùc gen làø cáùc đoạïn cung cấáp thôngâ tin sinh hoáù trong cáùc tếá bàøo củûa mỗiã sinh vậät từø nấám đếán con ngườøi. Thếá hệä con cháùu nhậän thôngâ tin di truyềàn pha trộän củûa cha mẹï ƒ Thôngâ tin di truyềàn đượïc mãõ hoáù vàø truyềàn từø thếá hệä nàøy sang thếá hệä sau trong acid deoxyribonucleic (DNA). 1. Định nghĩa di truyềàn 2. Di truyềàn họïc bảûo tồàn ƒ Gene : làø đơn vị vậät chấát cơ sởû củûa tính di truyềàn, mộät đoạïn củûa phânâ tửû DNA cóù trong thàønh phầàn củûa cáùc nhiễmã sắéc thểå. ƒ Gen cóù độä lớùn cốá định đượïc quy định bởû sốá lượïng cáùc nucleotid cóù trong gen, sốá lượïng nàøy quyếát định kích thướùc củûa cáùc phânâ tửû protid đượïc tổång hợïp dướùi sựï kiểåm soáùt củûa gen nàøy. Chứùc năngê củûa gen làø cơ sởû củûa hệä thốáng DNA – RNA - Protid Gen làø gì? ƒ Gene làø đơn vị cơ bảûn củûa di truyềàn cóù trong tếá bàøo củûa cáùc sinh vậät, từø vi khuẩån đếán con ngườøi. ƒ Gene xáùc định cáùc tính chấát vậät lýù củûa cơ thểå cáùc sinh vậät kếá thừøa như hình dạïng láù củûa câyâ , đáùnh dấáu trênâ lôngâ củûa mèøo, màøu tóùc củûa con ngườøi … Cấáu tạïo gene ƒ Gene gồàm cáùc đoạïn DNA (deoxyribonucleic acid), mộät phânâ tửû cóù cấáu trúùc dàøi, mảûnh đượïc gọïi làø cáùc thểå nhiễmã sắéc. ƒ Cáùc thôngâ tin đượïc mãõ hoáù trong cấáu trúùc củûa DNA củûa cáùc gen trựïc tiếáp đểå tổång hợïp cáùc protein, phânâ tửû đảûm tráùch thựïc hiệän cáùc hoạït độäng hỗã trợï tấát cảû cuộäc sốáng trong tếá bàøo Cấáu trúùc DNA DNA cơ bản Nhiễmã sắéc thểå (Chromosome) ƒ Nhiềàu cặëp nhiễmã sắéc thểå cóù trong tếá bàøo, mỗiã nhiễmã sắéc thểå chứùa nhiềàu gen, mỗiã gen đượïc định vị trong vị trí cụï thểå củûa nhiễmã sắéc thểå như làø loci (locus) ƒ Cũngõ như nhiễmã sắéc thểå, gen cũngõ xuấát hiệän theo cặëp. ƒ Mộät gen tìm thấáy trong 1 NST củûa cặëp nhiễmã sắéc thểå cóù cùøng vị trí (locus) vớùi gen kháùc trong cặëp NST gọïi làø allen. Cáùc allen hình thàønh xen kẽõ nhau trong cùøng mộät gen. ƒ NST cóù trong nhânâ củûa tếá bàøo. Chromosome Nhiểm sắc thể giới tính (cặp 23) của con người Bệnh Down (cặp NST 21) Nhiễm sắc thể Sơ đồ của một nhiễm sắc thể thực vật Polymerase Chain Reaction (PCR) VCD: DNA Structure and Replication Cấu trúc protein Tổng hợp Protein Tổång hợïp Protein ƒ Xem Protein Synthesis (10 hình) Gen ADN Thể nhiễm sắc Nhân tế bào Tế bào - Sao chép thông tin ở trong nhân - Tổng hợp protein ở trong Robosom ngoài nhân Mộät sốá thuậät ngữõ liênâ quan ƒ Gene flow (Dòøng gen, trao đổåi gen): trao đổåi gen giữã cáùc quầàn thểå do sựï pháùt táùn cáùc hợïp tửû ƒ Gene pool (Vốán gen) Tấát cảû cáùc nguyênâ lịệäu di truyềàn giao phốái củûa mộät quầàn thểå. ƒ Genetic diversity (Đa dạïng di truyềàn) Thàønh phầàn biếán dị củûa di truyềàn. Đa dạïng di truyềàn xảûy ra ởû mứùc gen, cáù thểå, quầàn thểå, loàøi vàø hệä sinh tháùi. ƒ Genetic drift (Lạïc dòøng gen) Thay đổåi ngẫuã nhiênâ trong hệä gen củûa cáùc quầàn thểå nhỏû. ƒ Genetic resources (Tàøi nguyênâ di truyềàn) mọïi chấát liệäu di truyềàn cóù giáù trị kinh tếá, khoa họïc vàø xãõ hộäi chứùa trong vàø giữã cáùc loàøi. ƒ Genotype (Kiềàu gen) Cấáu tạïo di truyềàn củûa mộät cáù thểå (đặëc biệät làø bộä allen) Thuật ngữ có liên quan ƒ Di truyềàn họïc câyâ rừøng (Forest Tree Genetics): Nghiênâ cứùu tính biếán dị di truyềàn củûa loàøi câyâ rừøng, xáùc định mốái quan hệä di truyềàn giữã cáùc loàøi câyâ , bốá trí cáùc phéùp lai đểå xáùc định sơ đồà lai giốáng giữã cáùc loàøi. ƒ Chọïn giốáng câyâ rừøng (Forest Tree Breeding): Nghiênâ cứùu vàø áùp dụïng cáùc phương pháùp tạïo giốáng câyâ rừøng cóù định hướùng như tăngê năngê suấát, tính chốáng chịu sâuâ bệänh … vàø nhânâ giốáng đểå pháùt triểån vàøo sảûn xuấát. ƒ Cảûi thiệän giốáng câyâ rừøng (Forest Tree Improvement): Aùùp dụïng cáùc nguyênâ lýù di truyềàn họïc vàø cáùc phương pháùp chọïn giốáng đểå nângâ cao năngê suấát vàø chấát lượïng câyâ rừøng theo mụïc tiêuâ kinh tếá vàø áùp dụïng cáùc biệän pháùp kỹõ thuậät trồàng rừøng thâmâ canh. ƒ Biếán dị di truyềàn (BDDT) tồàn tạïi giữã cáùc xuấát xứù, cáùc quầàn thểå, cáùc họï cáùc câyâ cáù thểå trong loàøi. ƒ Làø nguồàn gốác củûa sựï đa dạïng vàø đảûm bảûo cho sựï ổån định củûa loàøi thôngâ qua quáù trình chọïn lọïc tựï nhiên⠃ Quáù trình thích nghi củûa loàøi, củûa xuấát xứù vớùi môiâ trườøng sốáng làø mộät quáù trình tiếán hoáù màø biếán dị di truyềàn làø yếáu tốá quyếát định Vai tròø củûa biếán dị di truyềàn ƒ BDDT làø nguồàn nguyênâ liệäu chính củûa côngâ táùc cảûi thiệän giốáng. Lượïng BDDT trong mộät quầàn thểå càøng lớùn thì càøng cóù nhiềàu cơ hộäi đểå chọïn đượïc cáùc câyâ cáù thểå cóù đặëc tính mong muốán. ƒ Muốán đạït đượïc tăngê thu di truyềàn tốái đa vàø lâuâ dàøi cầàn phảûi bảûo tồàn nguồàn gen, bảûo tồàn vậät liệäu di truyềàn làø yếáu tốá cóù ýù nghĩa sốáng còøn 3. Bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng Bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng ƒ Làø việäc làøm cầàn thiếát vàø thườøng xuyênâ nhằèm phụïc vụï cáùc mụïc tiêuâ trướùc mắét vàø lâuâ dàøi củûa côngâ táùc cảûi thiệän giốáng, vừøa góùp phầàn quan trọïng vàøo côngâ táùc bảûo tồàn thiênâ nhiênâ , bảûo vệä sựï đa dạïng sinh họïc. ƒ Mụïc tiêuâ củûa BTTN làø bảûo vệä nguyênâ vẹïn hệä thựïc vậät vàø độäng vậät hiệän tồàn tạïi trong môiâ trườøng nhấát định, làø bảûo vệä hệä sinh tháùi nhưng khôngâ quan tâmâ đếán việäc lưu giữõ cáùc biếán dị di truyềàn trong loàøi như bảûo tồàn nguồàn gen. ƒ Cáùc hệä sinh tháùi, môiâ trườøng sốáng trong bảûo tồàn thiênâ thiênâ dễã nhậän biếát nhưng cáùc BDDT trong bảûo tồàn nguồàn gen lạïi khóù nhậän biếát. ƒ Bảûo tồàn nguồàn gen vừøa cóù mụïc tiêuâ bảûo vệä vừøa cóù mụïc tiêuâ lâuâ dàøi làø đáùnh giáù, khai tháùc vàø sửû dụïng bềàn vữngõ cáùc nguồàn gen cóù giáù trị. Trong BTTN , mụïc tiêuâ nàøy thườøng bị xem nhẹï hay bị bỏû qua. Kháùc nhau giữã bảûo tồàn gen vàø bảûo tồàn thiênâ nhiên⠃ Câyâ NN ngắén ngàøy dễã bảûo quảûn nênâ dễã bảûo quảûn trong cáùc ngânâ hàøng hạït, câyrâ ừøng bảûo tồàn dướùi dạïng câyâ sốáng (In situ vàø Ex situ). ƒ Câyâ NN sốá lượïng cóù hạïn, câyâ rừøng cóù nhiềàu, đa dạïng vàø phânâ bốá nhiềàu nơi do đóù cầàn bảûo vệä cáùc loàøi cùøng chung sốáng vàø mộät tậäp hợïp cáùc xuấát xứù chủû yếáu. ƒ Câyâ NN đượïc thuầàn hoáù vàø trồàng lâuâ đờøi, câyâ rừøng còøn hoang dạïi, khóù táùi sinh ởû tựï nhiênâ , do đóù bảûo tồàn In situ làø ưu tiênâ vàø bảûo tồàn gen phảûi gắén chặët vớùi bảûo tồàn thiênâ nhiênâ vàø bảûo tồàn cáùc hệä sinh tháùi. Kháùc nhau giữã bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng vàø bảûo tồàn gen câyâ nôngâ nghiệäp ƒ Cáùc loàøi câyâ cóù giáù trị kinh tếá cao, đang cóù nguy cơ tuyệät chủûng ƒ Cáùc loàøi câyâ cóù giáù trị khoa họïc đang cóù nguy cơ bị tuyệät chủûng ƒ Cáùc loàøi câyâ bảûn địa phụïc vụï trồàng rừøng ƒ Cáùc loàøi câyâ nhậäp nộäi trồàng rừøng Đốái tượïng bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng 1. Mụïc tiêuâ 2. Chọïn cáùc quầàn thểå 3. Bảûo tồàn nộäi vi (In situ) 3.1. Thiếát kếá bảûo tồàn in situ cho dựï trữõ gen 3.2. Mộät sốá đặëc điểåm khôngâ di truyềàn quan trọïng khi xem xéùt côngâ bốá như bảûo tồàn in situ nguồàn gen 4. Bảûo tồàn ngoạïi vi (Ex situ ) 4.1. Trồàng rừøng Ex situ (e.g. di tảûn nguồàn gen củûa cáùc quầàn thểå) 4.2. Bảûo tồàn Ex situ trong cáùc vườøn giốáng vàø vườøn sưu tậäp cáùc dòøng vôâ tính 4.2.1. Thiếát kếá vàø xâyâ dựïng (sốá dòøng, sốá họï, sốá càønh, bốá trí câyâ trong khôngâ gian, kích thướùc vườøn 4.2.2. Quảûn lýù (thụï phấán bổå sung kích thích hoa, kiểåm tra sâuâ bệänh, chămê sóùc 4.2.3 Kiểåm tra hậäu thếá 5. Kếát qủûa vềà di truyềàn/ cáùc thay đổåi Lựïa chọïn hình thứùc bảûo tồàn ƒ Bảo tồn nguồn gen nội vi phụ thuộc vào giữ các chức năng quan trọng của hệ sinh thái. ƒ Cần phải có kế hoạch và quản lý một cách có hệ thống các loài đã được xác định trong mạng lưới các khu bảo tồn cũng như điều chế rừng và các khu bảo tồn đa sử dụng Bảûo tồàn nộäi vi nguồàn gen Cáùc mốái đe doạï củûa việäc bảûo tồàn nộäi vi di truyềàn ƒ Cáùc ảûnh hưởûng do chặët câyâ vàø hình thứùc khai tháùc kháùc đếán đa dạïng di truyềàn. ƒ Rừøng manh múùm ƒ Cáùc ảûnh hưởûng củûa môiâ trườøng đếán tính di truyềàn củûa quầàn thểå câyâ rừøng ƒ Cáùc đe dọïa do sâuâ bệänh hạïi vàø bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng ƒ Lai vàø bảûo tồàn rừøng Thuầàn hoáù vàø bảûo tồàn ngoạïi vi nguồàn gen ƒ Lấáy mẫuã vốán gen câyâ rừøng cho bảûo tồàn ex situ ƒ Aûûnh hưởûng củûa việäc thuầàn hoáù câyâ rừøng đếán vốán gen ƒ Mứùc độä vàø trao đổåi gen cóù liênâ quan trong cáùc khu bảûo tồàn gen Theo dõiõ giáùm sáùt, kinh tếá xãõ hộäi vàø chính sáùch cho bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng ƒ Đáùnh dấáu di truyềàn như làø mộät côngâ cụï cho chỉ sốá sinh họïc cho cáùc hệä sinh tháùi ƒ Tiêuâ chí vàø cáùc chỉ sốá cho bảûo tồàn đa dạïng di truyềàn ƒ Kinh tếá vàø bảûo tồàn đa dạïng di truyềàn câyâ rừøng ƒ Bao gồàm cáùc thàønh phầàn liênâ quan đếán cáùc dựï áùn bảûo tồàn đa dạïng sinh họïc ƒ Chính sáùch đốái vớùi bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng ƒ Bảûo tồàn nguồàn gen câyâ rừøng: ƒ Hạïn chếá: Thiếáu cáùn bộä, quy hoạïch, diệän tích lớùn ƒ Định hướùng cho tương lai Cáùc bướùc đi chính Sưu tầm Nghiên cứulai tạo giống Sản xuất thử Khảo nghiệm Công nhận giống Kiểm định Kiểm nghiệm giống Sản xuất KD Xuất nhập khẩu Kiểm dịch Quản lý chất lượng giống và cây trồng Bảo tồn gen Sơ đồ chung của cải thiện giống (Lê Đình Khả, 1996) Kiểm nghiệm loài, chọn loài Vườn giống Khảo nghiệm giống Chọn cây trội Khảo nghiệm xuất xứ để chọn xuất xứ Rừng trồng mới Vật liệu giống (Hạt, hom …) Rừng giống (Lai giống) Nhânâ giốáng Tái tổ hợp DNA lai chọn lọc Nhân giống từ thân và rễ Ghép cây Sinh sản hữu tính Cành giâm và Cành chiết Cấy mô 1. Bảûo tồàn ex situ ƒ Vườøn thựïc vậät: Cầàu Hai, Trảûng Bom, Cẩåm Qùøy, Lang Hanh vàø Mang Linh, Vườn sưu tập thực vật Xuyên Mộc ƒ Rừøng giốáng củûa Côngâ ty Giốáng vàø phụïc vụï trồàng rừøng 2. Bảûo tồàn In situ ƒ Thu háùi giốáng tạïi chỗ㠃 Bảûo tồàn trang trạïi vớùi cáùc loàøi như câyâ Quếá, Hồài, Dẻû Cao bằèng, câyâ Sởû … ởû cáùc vườøn củûa dânâ Bảûo tồàn gen câyâ rừøng ởû Việät Nam