Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bông cỏ (Gossypium arboreum L.) phục vụ lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây bông (Gossypium L.) là loại cây trồng lấy sợi tự nhiên hàng đầu và quan
trọng nhất trên thế giới, được trồng khắp mọi nơi ở điều kiện khí hậu nhiệt đới và
cận nhiệt đới. Bông vải cũng là mặt hàng thương mại quan trọng mang lại lợi nhuận
cho hàng triệu nông dân ở các nước phát triển cũng như đang phát triển. Sản phẩm
chính xơ bông được biết đến như là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công
nghiệp dệt may. Hiện nay, với sự phát triển của xã hội, con người ý thức rõ giá trị
của bản thân bằng việc làm đẹp với thời trang, đặc biệt là thời trang quần áo. Con
người sử dụng quần áo, vải vóc hàng ngày không chỉ giữ ấm cơ thể mà còn coi đó là
một nét văn hóa, thể hiện sự văn minh và đẳng cấp xã hội. Qua những tính năng
vượt trội như hút ẩm, mau khô, tạo sự thông thoáng, mát về mùa hè và ấm vào mùa
đông của vải cotton, cây bông thực sự là cây trồng hữu ích và quan trọng đối với
cuộc sống của con người.
Cho đến nay, bông vẫn là nguyên liệu cơ bản của công nghiệp dệt chưa có gì
thay thế được. Phát triển nghề trồng bông vải đã trở thành ngành kinh tế nông
nghiệp trọng điểm ở nhiều quốc gia với sản phẩm bông xơ đem lại giá trị kinh tế
cao. Hàng năm, ngành công nghiệp bông đã đóng góp vào nền kinh tế thế giới
khoảng 500 tỉ USD với việc sử dụng khoảng 115 triệu kiện bông xơ (Chen & cs.,
2007). Tuy nhiên, sản lượng bông vải hàng năm phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong

đó yếu tố ngoại cảnh như sâu bệnh và giống là hai yếu tố quan trọng nhất. Hiện nay
đã có hơn 20 loại bệnh hại bông do virus gây ra được công bố, trong đó bệnh xanh
lùn hay còn gọi là bệnh xanh lá (cotton blue disease) là loại bệnh xuất hiện từ sớm
và gây hại nghiêm trọng cho sản xuất bông (Correae et al., 2005). Bệnh đã xuất hiện
và làm giảm sản lượng bông đáng kể ở khá nhiều nước trên thế giới, và cũng chính
là loại bệnh gây hại lớn nhất cho cây bông ở nước ta hiện nay.
Theo dự kiến của chính phủ đề ra, đến năm 2011, nông nghiệp nước ta phải
đáp ứng được 20% sản lượng bông xơ, mở rộng diện tích trồng bông lên 0,5 triệu ha

1


(Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2003). Nhưng chính vì những hạn chế do
giá bông không ổn định, năng suất, chất lượng bông thu hoạch thấp do sâu bệnh,
chưa có giống kháng, chi phí sản xuất cao dẫn đến thua lỗ đã không khuyến khích
được việc mở rộng diện tích trồng bông, cũng như tăng sản lượng bông trong nước.
Sự lựa chọn tối ưu nhất cho công tác quản lý bệnh cây và hạn chế ô nhiễm
môi trường do dùng thuốc hóa học hiện nay chính là việc sử dụng giống kháng bệnh.
Nhờ sự tiến bộ của công nghệ sinh học, các nhà khoa học đã dễ dàng chuyển nạp
các gen kháng vào các giống mới cho năng suất chất lượng tốt, kháng sâu bệnh,
kháng thuốc diệt cỏ, giảm thiểu chi phí sản xuất và tăng thu nhập cho người trồng
bông. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu về tính kháng
bệnh xanh lùn ở bông.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bông cỏ (Gossypium arboreum L.)
phục vụ lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục tiêu của đề tài
Thu thập các giống bông cỏ địa phương và nhập nội để tiến hành đánh giá
khả năng kháng/nhiễm bệnh xanh lùn qua chỉ tiêu hình thái, đồng thời đánh giá sự
đa dạng di truyền của các giống bông bằng chỉ thị phân tử (SSR), từ đó xác định các
cặp lai phục vụ nghiên cứu lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn và chọn tạo giống
bông kháng bệnh.
2.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
1. Thu thập một số giống bông cỏ có tiềm năng năng suất cao, chất lượng xơ
tốt và một số dòng bông kháng bệnh xanh lùn.
2. Đánh giá tính kháng bệnh xanh lùn và một số đặc tính nông sinh học chính
của các giống bông đã thu thập.
3. Sử dụng chỉ thị phân tử SSR để phân tích mối quan hệ di truyền phân tử
giữa các giống bông cỏ.

4. Xác định cặp giống bông vải kháng bệnh và giống bông không kháng bệnh
nhưng có nhiều đặc tính ưu việt về năng suất cũng như chất lượng sợi làm vật liệu
lai tạo quần thể, phục vụ lập bản đồ phân tử gen kháng bệnh xanh lùn.

2


3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
3.1. Các giống bông nghiên cứu của đề tài
Trong nghiên cứu của đề tài, chúng tôi tiến hành đánh giá 30 giống bông cỏ
trong tập đoàn giống bông của Viện nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp
Nha Hố, Ninh Thuận.
3.2. Địa bàn nghiên cứu của đề tài
Đề tài nghiên cứu của chúng tôi được thực hiện tại Viện Di truyền Nông
nghiệp và Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố.
Đề tài nghiên cứu này nằm trong đề tài khoa học cấp Nhà nước “Chọn tạo
giống bông kháng bệnh xanh lùn bằng chỉ thị phân tử” thuộc chương trình Công
nghệ Sinh học Nông nghiệp do Viện Di truyền Nông nghiệp chủ trì và Viện Nghiên
cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố phối hợp thực hiện.
3.3. Thời gian nghiên cứu của đề tài
Đề tài được tiến hành từ tháng 01 năm 2009 đến tháng 04 năm 2011.

3


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY BÔNG VẢI (Gossypium L.)
1.1.1. Vị trí phân loại và nguồn gốc phân bố
Theo cơ sở dữ liệu ITIS (Integrated Taxonomic Information System), cây
bông được phân loại như sau:
Giới thực vật – Plantae
Ngành hạt kín – Magnoliophyta
Lớp hai lá mầm – Magnoliopsida
Bộ bông – Malvales
Họ bông – Malvaceae
Chi bông – Gossypium
Cây có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Các loài bông có thể
cao đến tận 3 mét. Lá có cuống dài, phiến non có lông về sau không lông, có 3-5
thùy sâu đến một nửa. Hoa to 5-8 cm, vàng vàng, tâm đỏ bầm; lá đài phụ rời nhau
hay dính nhau ít, có khía rất sâu; đài hình chén; ống nhị dài 1,5 cm. Quả nang xoan
(quả bông), 3-4 mảnh; hạt nhiều, có lông trắng dễ tróc phủ quanh hạt gọi là sợi bông.

Hình 1.1. Loài bông cỏ châu Á (Gossypium arboreum L.)

Theo Jiang (2004), Brubaker và cs. (2002), chi Gossypium có khoảng 50 loài
và chỉ có bốn loài có giá trị thương phẩm cao là:
- Gossypium arboreum L. - Bông cỏ châu Á, có nguồn gốc ở miền nam châu Á.

4


- Gossypium barbadense L.- Bông hải đảo, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Nam Mỹ.
- Gossypium herbaceum L. - Bông cỏ châu Phi, có nguồn gốc ở miền nam châu Phi.
- Gossypium hirsutum L. - Bông luồi, có nguồn gốc ở khu vực Trung Mỹ, Caribe và
miền nam Florida, Hoa Kỳ.
Các loài bông còn lại không được trồng do sợi bông ngắn và có màu nâu
hung đỏ, không phù hợp cho việc xe sợi hay xoắn sợi thành các sợi chỉ:
+ Gossypium sturtianum J.H. Willis – Bông Úc hay hồng sa mạc Sturt (Sturt’s
Desert Rose), có nguồn gốc ở Australia.
+ Gossypium thurberi Tod. – Bông dại Arizona, có nguồn gốc ở Arizona, New
Mexico và miền bắc Mexico.
+ Gossypium tomentosum Nutt. – Bông Hawaii, là loài đặc hữu của khu vực quần
đảo Hawaii….
Cũng theo Brubaker và cs. (2002), chi Gossypium phân bố ở phía Tây và
Nam Mexico khoảng 18 loài, ở Đông Bắc châu Phi và Arập khoảng 14 loài, và ở
Australia khoảng 17 loài. Trong bốn loài bông có giá trị thương phẩm trên, ở Việt
Nam, canh tác phổ biến nhất là ba loài bông là: G. hirsutum L., G. arboreum L. và
G. barbadense L.
a) Gossypium hirsutum L.
Loài G. hirsutum thường được gọi là bông luồi, là loài bông tứ bội (song
lưỡng bội) khác nguồn A, D có bộ nhiễm sắc thể 2n = 2x = 52 (Jiang, 2004). Bông
luồi có nguồn gốc từ Trung Mỹ, nay được trồng lan rộng ra khắp nơi trên thế giới,
sản lượng xơ bông Luồi chiếm trên 90% sản lượng toàn thế giới. Bông luồi được
trồng nhiều nhất là ở Mỹ, trên 95% (Jiang, 2004), sau đó là Nga, Ấn Độ, Trung
Quốc, Braxin, Achentina, Nam Phi và châu Úc.
Ở Việt Nam, bông luồi du nhập vào nước ta khoảng cuối thế kỷ XIX đầu thế
Kỷ XX. Phần lớn các giống thuộc loài này do người Pháp đưa vào nhằm mục đích
khai thác và sản xuất bông hàng hóa. Về sau, loài này được du nhập vào bằng nhiều
con đường khác nhau, chủ yếu thông qua các chương trình viện trợ của các tổ chức
quốc tế. Qua quá trình thực nghiệm cho thấy loài này có khả năng thích ứng rộng,

5


phù hợp với điều kiện thời tiết ở nước ta. Với tiềm năng cho năng suất cao và chất
lượng xơ tốt, các giống bông này dần dần thay thế các giống bông cỏ trước đó (Lê
Quang Quyến, 2004). Bông luồi có nhiều loài phụ như: G. hirsutum ssp.
Mexicanum, G. hirsutum ssp. Punctatum (Achum và Thonn), G. hirsutum ssp.
Panicultum (Balanco)…
b) Gossypium barbadense L.
Loài G. barbadense thường được gọi là bông hải đảo, cũng giống như bông
luồi, bông hải đảo là loài bông tứ bội (song lưỡng bội) khác nguồn A, D có bộ
nhiễm sắc thể 2n = 2x = 52. Bông hải đảo có nguồn gốc từ Nam Mỹ, nay được
trồng nhiều ở Nga, Mỹ, Ai Cập và một số nước khác. Bông hải đảo cung cấp
khoảng 10% sản lượng xơ bông trên thế giới và hiện nay diện tích trồng bông hải
đảo đang được mở rộng do phẩm chất xơ đặc biệt tốt.
Ở Việt Nam, chưa tìm thấy tài liệu nào nói về loài bông hải đảo được trồng
phổ biến trong sản suất và bắt nguồn từ đâu. Loài này thường gặp dưới dạng cây lâu
năm ở trong các vườn hoang và bờ giậu. Đến năm 1941-1945 mới du nhập một số
giống như Ghiza, Pima vào miền Nam, các giống Trường Nhung, Menufi, Tiến Vọt
vào miền Bắc năm 1955-1956 qua chương trình hợp tác và trao đổi giống. Qua quá
trình nghiên cứu và thử nghiệm, cho thấy loài bông hải đảo thích hợp trong vụ khô
có tưới, không hợp với điều kiện mưa nhiều và độ ẩm cao.
Bông hải đảo có nhiều loài phụ như: G. barbadense ssp. Darwwinii (Watt)
Mauner, G. barbadense ssp. Redurale Mauner, G. barbadense ssp. Ventifolum
(Lam) và G. barbadense ssp. Eubarbadense Mauner.
c) Gossypium arboreum L.
Loài G. arboreum thường được gọi là bông cỏ, là loài bông lưỡng bội
genome A (2n=2x=26). Loài này có lẽ được trồng lâu đời nhất, có nguồn gốc từ Tây
Nam Ấn Độ, lan truyền sang vùng Đông Nam Á, vùng có gió mùa khí hậu ẩm ướt.
Bông cỏ thường được trồng ở vùng đồng bằng nhưng cũng có trồng ở vùng núi cao
1500-2000 mét. Vùng sản suất chính là Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam, Myanmar,
Lào. Trước đây, sản lượng bông cỏ chiếm 20% tổng sản lượng bông trên thế giới

6


mỗi năm. Hiện nay, diện tích trồng bông cỏ ngày càng thu hẹp do chất lượng xơ
cũng như năng suất của bông cỏ không bằng bông luồi và bông hải đảo.
Ở Việt Nam khoảng thế kỷ XIII-XIV, loài bông này được trồng phổ biến
khắp mọi miền đất nước, từ đồng bằng đến vùng Trung du và Miền núi. Đến năm
1955, loài bông cỏ vẫn còn phổ biến trên các vùng trồng bông ở Bắc bộ và một số
vùng thuộc Bắc Trung bộ; trong lúc đó ở các vùng bông ở Nam và Trung bộ đang
dần thay thế bằng các giống bông luồi.
Các giống bông cỏ hiện có ở Việt Nam thuộc hai loài phụ: G. arboreum ssp.
Neglectum và G. arboreum ssp. Nanking, kể cả hai dạng bông lâu năm và hàng năm
(Lê Quang Quyến, 2004).

(a)

(c)

(b)

Hình 1.2. Các loài bông thu thập được: (a) bông luồi, (b) hải đảo, (c) bông cỏ

1.1.2. Xuất xứ và sự đa dạng genome cây bông
Cây bông (Gossypium L.) bao gồm khoảng 45 loài nhị bội và 5 loài tứ bội
với cách thức di truyền phức tạp. Nhóm bông nhị bội được chia làm 8 nhóm
genome từ A đến G và K (Fryxell, 1992). Cho đến nay, các loài bông nhị bội có 3
nhóm bông chính: nhóm bông châu Phi có kiểu genome A, B, E, và F có xuất xứ từ
châu Phi và châu Á; nhóm bông có kiểu genome D có nguồn gốc xuất xứ từ các
nước châu Mỹ; nhóm bông thứ 3 có kiểu genome C, G và K được tìm thấy ở châu
Úc (Wendel & Cronn, 2003).
Tất cả 50 loài bông, kể cả hai loài bông tứ bội tự nhiên Gossypium hirsutum
và Gossypium barbadense, đều có nguồn gốc từ các loài bông tổ tiên châu Phi A
genome và các loài bông D genome.

7


Tổ tiên của các loài bông tứ bội còn tồn tại cho đến nay là các loài bông nhị
bội Gossypium herbaceum (A1) và Gossypium arboreum (A2), và Gossypium
raimondii (D5) Ulbrich (Brubaker & cs., 1999). Quá trình tứ bội hóa xảy ra khoảng
1 đến 2 triệu năm trước đây (Wendel & Cronn, 2003) đã tạo ra 5 loài bông tứ bội.
Trong các loài bông, chỉ có 4 loài bông được trồng lấy sợi bao gồm hai dạng
nhị bội genome A (2n=2x=26) là G. herbaceum (A1); G. arboreum (A2) và hai
dạng tứ bội (song lưỡng bội) khác nguồn A, D (2n=2x=52) là G. hirsutum và
G.barbadense.

Hình 1.3. Phân bố tự nhiên của các loài bông nhị bội.
Hiện nay, các giống bông trồng phổ biến trong sản xuất đều là bông tứ bội có
nguồn gốc lai giữa hai nhóm genome A và D. Trong khi đó, chỉ có các loài bông
thuộc nhóm genome A cho bông lấy sợi còn nhóm genome D thì không (Chen & cs.,
2007). Vì thế, nghiên cứu genome, lập bản đồ di truyền cây bông nhị bội A và D là
định hướng cơ bản giúp tìm hiểu sự hình thành, mối tương quan và biểu hiện gen ở
cây bông thương mại tứ bội, giúp cải thiện các tính trạng quan trọng ở cây bông
(Jiang & cs., 1998; Saha & cs., 2006; Yang & cs., 2006).
Kích thước genome của cây bông biến động tùy loài: Kích thước đơn bội
genome nhỏ nhất được ghi nhận ở loài G. raimondii Ulbrich, đạt khoảng 880Mb.
Genome đơn bội của G. arboreum có kích thước khoảng 1,75 Gb và G. hirsutum có
kích thước 2,5 Gb (Hendrix & Stewart, 2005). Biến động thành phần ADN ở các

8


loài nhị bội phản ánh mức độ nhiều hay ít của bản sao của các trình tự lặp lại khác
nhau (Zhao & cs., 1998), và các yếu tố transposome (Hawkins & cs., 2006). Thành
phần ADN của các loài đa bội xấp xỉ bằng tổng số của genome bố mẹ A và D (Liu
& cs., 2001).

1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BÔNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.2.1. Tình hình sản xuất bông trên thế giới
1.2.2.1. Phương thức sản xuất
Trên thế giới hiện nay tồn tại hai phương thức sản xuất bông:
- Sản xuất bông không có sự hỗ trợ của nhà nước: Đây là phương thức sản
xuất ở những vùng mà cây bông vẫn có ưu thế vì không có cây trồng nào tốt hơn
hoặc những nước và vùng trồng bông là vùng đất xấu (Châu Phi…), đời sống nhân
dân còn nghèo, thu nhập thấp; cây bông có năng cao và trở thành cây có tác dụng
xóa đói giảm nghèo.
- Sản xuất bông có sự hỗ trợ của nhà nước: Điển hình cho phương thức sản
xuất này là ba nước lớn (Hoa Kỳ, Ấn Độ và Trung Quốc) chiếm hơn 75% sản lượng
bông thế giới. Việc hỗ trợ của mỗi nước tuy khác nhau, nhưng mục đích là làm cho
việc trồng bông có thu nhập cao hơn so với các cây trồng cạnh tranh khác (kể cả
trong nước và quốc tế).
Phương thức sản xuất được nhà nước hỗ trợ sản xuất bông tạo điều kiện áp
dụng tiến bộ khoa học trong nghiên cứu giống, cơ giới hóa việc trồng, chăm sóc và
tưới tiêu nên sản xuất bông có năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt.
1.2.2.2. Hiện trạng sản xuất
Vụ bông 2009-2010, tổng diện tích bông trên thế giới là 33,5 triệu ha, trong
đó các nước đang phát triển chiếm 70% diện tích và các nước phát triển chỉ chiếm
có 30% diện tích. Mười nước có diện tích trồng bông lớn nhất thế giới được liệt kê
ở bảng 1.2, trong đó Ấn Độ dẫn đầu với diện tích là 8,7 triệu ha, tiếp theo là Mỹ 5,6
triệu ha, Trung Quốc 4,8 triệu ha và Pakistan 3,1 triệu ha. Điều đáng chú ý là 70%
diện tích bông trên thế giới được trồng ở các nước miền Nam và diện tích trồng của

9


ba nước châu Á là Ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan đã chiếm khoảng 50% diện tích
bông thế giới (ISAAA, 2010).

Bảng 1.1. Các nước có diện tích bông lớn nhất thế giới năm 2009-2010
STT

Diện tích (triệu ha)

Nước

1

Ấn Độ

8,730

2

Mỹ

5,596

3

Trung Quốc

4,824

4

Pakistan

3,125

5

Uzbekistan

1,453

6

Brazil

0,75

7

Thổ Nhĩ Kỳ

0,654

8

Turkmenistan

0,550

9

Mali

0,516

10

Benin

0,415

Sản lượng bông thế giới đã tăng từ 9,8 triệu tấn niên vụ 1970-1971 lên 21,1
triệu tấn niên vụ 2009-2010, tức là tăng hơn 116% sau 40 năm. Danh sách mười
nước có sản lượng bông xơ lớn nhất thế giới được liệt kê ở bảng 1.3, trong đó Trung
Quốc dẫn đầu với 5,3 triệu tấn, tiếp theo là Mỹ 4,4 triệu tấn, Ấn Độ 2,5 triệu tấn.
Điều đặc biệt là trong mười nước có sản lượng bông cao nhất thế giới thì có sáu
nước là các nước đang phát triển. Về năng suất, Australia dẫn đầu với năng suất là
1.658 kg bông xơ/ha, tiếp theo là Syria 1.303 kg bông xơ/ha và Trung Quốc 1.103
kg bông xơ/ha (ISAAA, 2010).

10


Bảng 1.2. Các nước có sản lượng bông cao nhất thế giới năm 2009-2010
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Nước
Trung Quốc
Mỹ
Ấn Độ
Pakistan
Uzbekistan
Thổ Nhĩ Kỳ
Brazil
Australia
Syria
Ai Cập

Sản lượng (triệu tấn)
5,320
4,420
2,508
1,853
1,055
0,880
0,750
0,670
0,335
0,314

Năng suất xơ (kg/ha)
1.103
790
287
593
726
1.345
999
1.658
1.303
994

Mặt khác, diện tích trồng bông chuyển gen trên thế giới ngày càng gia tăng.
Nếu diện tích trồng bông trên thế giới năm 2009 là 32 triệu ha (ISAAA, 2009) thì
trong đó, bông chuyển gen chiếm 28% (9 triệu ha). So với năm 2008, diện tích
trồng bông chuyển gen tăng 11% (9 triệu ha trong năm 2009 so với 7,2 triệu ha
trong năm 2008). Trong số các nước trồng bông chuyển gen, Ấn Độ là nước có diện
tích trồng bông chuyển gen tăng nhanh nhất thế giới (tăng 400% so với năm 2008).
Năm 2008, Ấn Độ chỉ có 100 ngàn ha bông chuyển gen nhưng năm 2009 diện tích
bông chuyển gen tăng lên 500 ngàn ha. Trung Quốc cũng là nước có sự gia tăng
diện tích trồng bông chuyển gen đáng chú ý: năm 2008 có 2,8 triệu ha nhưng năm
2009 đã tăng lên 3,7 triệu ha (chiếm 60% diện tích bông). Theo dự báo của các
chuyên gia, diện tích trồng bông chuyển gen trên thế giới sẽ tiếp tục gia tăng trong
những năm tới và hướng chuyển gen vào cây bông sẽ tập trung vào việc tạo ra các
giống bông kháng sâu bệnh là chủ yếu, nhưng bên cạnh đó chất lượng sợi bông
cũng được quan tâm nhiều (ISAAA, 2010).
1.2.2. Hiện trạng ngành sản xuất bông ở Việt Nam
Ngành trồng bông và kéo sợi tại Việt Nam đã có lịch sử lâu đời nhưng nó chỉ
trở thành ngành trọng điểm trong khoảng 2 thập kỷ gần đây khi đất nước tiến vào
công cuộc Công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Chỉ trong 10 năm từ 2000 đến 2010, Dệt
May Việt Nam đã vươn trở thành ngành đạt kim ngạch xuất khẩu lớn nhất cả nước

11


với doanh thu 11,5 tỷ đô la Mỹ, trong đó trồng bông và kéo sợi là hai khâu đoạn đầu
của chuỗi dệt may. Cũng trong 10 năm đó, ngành kéo sợi đã tăng trưởng trên 300%
từ 1,2 triệu cọc sợi với tổng sản lượng 120.000 tấn lên 3,75 triệu cọc đạt 420.000
tấn. Trong khi đó, ngành trồng bông lại diễn ra theo chiều hướng ngược lại. Năm
2000, sản lượng bông cả nước đạt 18.000 tấn thì đến năm 2010 chỉ còn 13,000 tấn –
tức còn khoảng 70% sản lượng năm 2000. Nếu như năm 2000 bông trong nước đáp
ứng khoảng 20% nhu cầu kéo sợi thì đến năm 2010, tỷ lệ này chỉ còn 1,3% - đây là
một dấu hiệu rất đáng lo ngại đặc biệt giá bông thế giới tăng cao một cách bất
thường (tăng 2,2 lần) chỉ trong vòng hai năm 2009, 2010, đe dọa tới sự tăng trưởng
ổn định của ngành sợi Việt Nam nói riêng và toàn ngành dệt may nói chung.
1.2.2.1. Hình thức tổ chức, chế độ sản xuất bông tại Việt Nam
Trước năm 1995, sản xuất bông trong nước tập trung ở các nông trường quốc
doanh. Lúc bấy giờ sản xuất bông chưa hội đủ các yếu tố để đảm bảo cho sự thành
công như kỹ thuật, hệ thống quản lý, đội ngũ công nhân… nên sản xuất bông chưa
hiệu quả. Vì vậy, chủ trương của nhà nước là giao các nông trường về cho địa
phương quản lý và từ năm 1996 đến nay sản xuất bông chuyển sang hình thức trồng
trong nông dân. Hình thức này có hiệu quả và phù hợp với điều kiện ở Việt Nam.
Nhưng mặt trái của hình thức này là nguyên liệu không ổn định do phụ thuộc vào
giá cả thị trường và nông dân tự do lựa chọn, quyết định trồng cây nào có lợi trên
đất của mình.
Quy mô sản xuất bông ở Việt Nam còn phân tán, nhỏ lẻ trong hộ nông dân,
rất ít nhóm kinh tế, mức độ cơ giới hóa còn rất thấp và đặc biệt là chưa có vùng tập
trung lớn nên rất khó áp dụng các tiến bộ kỹ thuật đồng bộ để nâng cao năng suất và
chất lượng bông hạt. Số hộ sản xuất bông tự cấp tự túc chiếm hơn 80%. Dân tộc
thiểu số chiếm 15-20% tổng số hộ sản xuất bông.
1.2.2.2. Diện tích, năng suất, sản lượng bông trong nước
- Về diện tích: Nhờ có các tiến bộ kỹ thuật và đổi mới về phương thức quản
lý sản xuất nên sản xuất bông tăng mạnh, cao nhất là niên vụ 2002/2003 đạt 34.100
ha; vụ 2003/2004 diện tích bắt đầu giảm sút; vụ 2006/2007 diện tích giảm còn

12


20.900 ha, bằng khoảng 60% vụ 2002/2003 và vụ 2009/2010 chỉ còn 9.600 ha.
Nguyên nhân chính khiến diện tích bông vải giảm mạnh là do năng suất quá thấp
(trung bình chỉ chừng 12 tạ/ha) và giá thu mua không cao (9.000 đồng/kg), khiến
nông dân không “mặn mà” với cây bông vải bằng một số loại cây công nghiệp ngắn
ngày khác.
- Sản lượng bông phụ thuộc khá nhiều về diện tích trồng bông, trong 10 năm
qua, sản lượng bông trong nước cũng có xu hướng giảm dần. Đỉnh điểm ở niên vụ
2002/2003, diện tích gieo trồng đạt 34,1 nghìn ha thì sản lượng bông cũng đạt cao
nhất tới 40,0 nghìn tấn. Vụ 2006/2007 giảm xuống còn 28,6 nghìn tấn và đến năm
2008/2009, sản lượng rớt xuống thấp nhất, chỉ còn 8,0 nghìn tấn tương ứng với diện
tích trồng bông bị thu hẹp nhất là 5,8 nghìn ha.
- Về năng suất: Năng suất bông vải qua các năm 2000-2010 nhìn chung có xu
hướng tăng, nhưng thực chất là tăng rất chậm, không đáng kể so với sự phát triển
của cầu thị trường ngành dệt may. Suốt trong 10 năm, chỉ dao động từ 10-14,6 tạ/ha,
trung bình tăng khoảng 0,46 tạ/ha/1 năm. Với sản lượng thấp và năng suất tăng
chậm như vậy, thì bông vải trong nước chỉ đáp ứng được khoảng 2% nhu cầu bông
xơ cho ngành sợi. Như vậy, ngành sợi của Việt Nam xem như mất trắng nguồn cung
nguyên liệu từ trong nước và phải nhập khẩu gần 100% bông xơ từ nước ngoài.
Bảng 1.3. Tình hình sản suất bông vải tại Việt Nam năm 2000-2010
Năm
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010

Diện tích gieo trồng
(nghìn ha)
18,6
27,7
34,1
27,8
28,0
25,8
20,9
12,1
5,8
9,6
9,1

Sản lượng
(nghìn tấn)
18,8
33,6
40,0
35,1
28,0
33,5
28,6
16,1
8,0
12,1
13,3

Năng suất
(tạ/ha)
10,1
12,1
11,7
12,6
10,0
13,0
13,7
13,3
13,8
12,6
14,6

(Theo Tổng cục thống kê Việt Nam, năm 2011)

13


1.2.2.3. Tác động của sâu bệnh đối với năng suất và chất lượng của cây bông vải.
Ở Việt Nam, do đặc thù khí hậu là nhiệt đới ẩm nên cây bông bị rất nhiều loại
côn trùng, sâu bệnh khác nhau gây hại, làm ảnh hưởng đến năng suất cũng như chất
lượng bông sợi trong nước. Những loài gây hại thường thấy xuất hiện trên cây bông
là sâu (sâu xanh, sâu đo, sâu hồng, sâu loang), rầy xanh (Amrasca devastans), bọ trĩ
(Thrips tabaci) và rệp bông (Aphis gossypii).
Trong các loài gây hại, rệp là loài có sức tàn phá mạnh nhất cho cây bông.
Rệp có đặc tính đẻ con, cả rệp non và trưởng thành đều chích hút dịch cây làm cho
lá co rút lại, cây sinh trưởng kém. Trong quá trình gây hại rệp thải ra chất mật dính
tạo điều kiện cho nấm đen phát triển đồng thời truyền virus gây bệnh xanh lùn cho
cây bông – một loại bệnh khá phổ biến và gây hại quan trọng cho cây bông ở Việt
Nam hiện nay.
Từ những năm 1984-1985, bệnh xanh lùn được phát hiện lần đầu tiên tại Nha
Hố (Ninh Thuận), nhưng chưa gây hại đáng kể, sau đó, tác hại của bệnh tăng dần.
Dịch bệnh đầu tiên xảy ra tại Ninh Thuận năm 1991, tại Nha Hố trên 80 ha trồng
bông bị bệnh với tỷ lệ 50-100%, gây thiệt hại trên 50% sản lượng bông. Năm 1993,
dịch bệnh xảy ra tại huyện Tuy Phong (Bình Thuận), 450 ha trồng bông bị bệnh với
tỷ lệ 90-100%, nhiều nơi không thu hoạch được, thiệt hại ước tính trên 80% sản
lượng bông, gây ảnh hưởng đến thu nhập của nhiều nông dân trồng bông. Trước
năm 2000, bệnh thường xuyên xuất hiện và gây hại nặng cho các vùng trồng bông
như Ninh Thuận, Bình Thuận và Bình Phước. Từ năm 2000 đến nay, bệnh đã xuất
hiện cả ở Đắc Lắc và Gia Lai. Năm 2001 bệnh đã gây thiệt hại lớn và làm mất hoàn
toàn 14 ha bông ở huyện Đắc Mil (Đắc Lắc), năm 2002 ở huyện Chư Sê (Gia Lai)
với 20 ha không cho thu hoạch… Bệnh là một trong những trở ngại chính trong việc
“tăng tốc” mở rộng diện tích và nâng cao năng suất bông của ngành bông Việt Nam.
Ở Việt Nam, nghiên cứu bệnh xanh lùn được bắt đầu từ năm 1985 tại Viện
Nghiên cứu bông và Cây có sợi (nay là Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông
nghiệp Nha Hố). Kết quả cho thấy triệu chứng bệnh xanh lùn bông ở Việt Nam
giống như bệnh xanh lá và cuốn lá ở Châu Phi, Nam Mỹ và Thái Lan. Con đường

14


lan truyền của bệnh trong tự nhiên cũng nhờ côn trùng môi giới là rệp bông (Aphis
gossypii) mà việc phòng trừ, tiêu diệt chúng là không thể thực hiện được (Nguyễn
Thị Thanh Bình, 1999).
Hiện nay, việc sử dụng giống kháng là sự lựa chọn tối ưu nhất trong công tác
quản lý bệnh cũng như giải quyết các vấn đề liên quan đến môi trường do sử dụng
thuốc trừ sâu và nguồn gen kháng bền vững nhất vẫn là nguồn gen được chọn lọc tự
nhiên từ các giống kháng.
Tại Việt Nam, công tác chọn tạo giống bông năng suất cao, chất lượng xơ tốt,
chống chịu với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh đã đạt được nhiều kết quả khả
quan. Nhiều giống bông do Viện nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố chọn tạo đã
được công nhận là giống quốc gia và đưa vào phổ biến trong sản xuất, gồm có các
giống bông lai: L18, VN20, VN35, VN15, VN01-2, VN01-4, GL03 và các giống
bông luồi: TH1, TH2, M45610, TM1, MCU9, LRA5166, D162, C118.

1.3. MỘT SỐ CHỈ THỊ ADN TRONG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN
1.3.1. Sự đa dạng ADN
Sinh vật trên hành tinh của chúng ta rất phong phú và đa dạng, chính vì sự đa
dạng đó mà từ xa xưa để phân biệt giữa chúng với nhau, con người đã xếp sinh vật
vào các bậc phân loại khác nhau.
Một hệ thống phân loại sinh vật truyền thống được dùng phổ biến đó là thang
phân loại 6 bậc gồm: ngành, lớp, bộ, họ, chi, loài. Thang phân loại này được xây
dựng dựa trên các tiêu chuẩn hình thái (chỉ thị hình thái), vì vậy nó vẫn chưa mô tả
được hết sự phong phú của thế giới sinh vật nên người ta lại phải sử dụng đến các
tiêu chuẩn bổ sung để phân loại sinh vật chi tiết hơn nữa như dưới chi, dưới loài…
Vì hệ thống phân loại nói trên dựa vào kết quả quan sát các đặc điểm hình thái,
chính vì vậy mà đã gặp rất nhiều khó khăn khi tiến hành phân loại sâu hơn, chi tiết
hơn như các nghiên cứu đa dạng dưới loài, nhất là đối với giới thực vật và vi sinh
vật, trong khi đó sự phân loại dưới loài lại đóng vai trò rất quan trọng. Để khắc phục
hạn chế này người ta phải sử dụng chỉ thị “phi hình thái” ở dạng phân tử mà một

15


trong số đó là chỉ thị ADN. Khi nói đến đa dạng ADN, nghĩa là sự khác nhau ở mức
độ phân tử ADN giữa các cá thể trong cùng một loài sống ở một vùng địa lý nhất
định. Nghiên cứu đa dạng ADN thực chất cũng là phân loại nhưng ở mức độ ADN
để xác định sự khác biệt hay giống nhau giữa hai cá thể trong cùng loài; chẳng hạn
như sự giống, khác nhau giữa các giống bông vải trong một loài phụ mà không thể
phân biệt được qua chỉ thị hình thái.
1.3.2. Chỉ thị ADN.
Chỉ thị ADN (DNA marker) bao gồm các chỉ thị RFLP, PCR…, các chỉ thị
này được dùng để phát hiện, phân tích và tổng hợp ra những đoạn ADN mới. Chỉ thị
RFLP gồm các mẫu dò (probe) là những đoạn ADN (hoặc ARN) được sử dụng để
lai với ADN của hệ gen cần phân tích. Chỉ thị PCR được phân chia thành các chỉ thị
khác nhau như: AFLP, RAPD, SSR, RGA, STS, CAPS… Mỗi chỉ thị PCR nói trên
có một loại mồi (primer) đặc trưng, là những đoạn ADN sợi đơn có kích thước phổ
biến khoảng từ 10 đến 30 nucleotide được sử dụng làm đoạn khởi đầu trong phản
ứng chuỗi polymerase (PCR) để tổng hợp nhân tạo ra những đoạn ADN mới (Lã
Tuấn Nghĩa và cs., 2004)
1.3.2.1. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
Đầu những năm 80 của thế kỷ 20, kỹ thuật RFLP ra đời và được biết đến là
loại chỉ thị mới – chỉ thị ADN thế hệ đầu tiên, với những ưu điểm vượt trội so với
những chỉ thị hình thái và chỉ thị hóa sinh đang được sử dụng trong đánh giá đa
dạng di truyền lúc đó (Botstein, 1980). RFLP là một kỹ thuật nhận dạng ADN bằng
cách lai axit nucleic. Bản chất của kỹ thuật này là dựa trên sự phân cắt ADN bằng
enzym giới hạn và sự lai (liên kết) giữa các bazơ bổ sung trên hai sợi đơn axit
nucleic (sợi ADN hoặc mARN). Khi xử lý ADN bằng enzym giới hạn sẽ thu được
những mảnh ADN nhỏ hơn có kích thước khác nhau, những mảnh này sau đó được
điện di và cho lai với mẫu dò, nếu chúng bổ sung với mẫu dò thì sẽ cho phản ứng lai.
Kết quả của phản ứng lai là chúng ta có thể xác định được sự đa hình giữa các mẫu
ADN khác nhau.

16


RFLP là chỉ thị đồng trội do có thể phát hiện được các alen khác nhau của
một locus trong hệ gen nhân, hệ gen ti thể hay hệ gen lục lạp bằng một mẫu dò đặc
hiệu, chính vì thế, kỹ thuật lai axit nucleic này còn có ý nghĩa rất quan trọng trong
lập bản đồ gen, phân lập gen, xác định số bản sao của một gen, phân tích cấu trúc và
chức năng gen….
1.3.2.2. Chỉ thị PCR (Polymerase Chain Reaction)
PCR có nghĩa là phản ứng trùng phân hay phản ứng chuỗi polymerase. Bản
chất của PCR đó là sự tổng hợp nhân tạo tạo ra các đoạn ADN mới, với sự tham gia
của các thành phần chính gồm: ADN khuôn, dNTP, mồi (primer), enzym
polymerase (Taq), MgCl2 và đệm PCR; phản ứng được thực hiện trong máy chu kỳ
nhiệt, hay còn gọi là máy PCR.
Hiện nay, một số kỹ thuật như: RAPD, AFLP, Microsatelite đang được ứng
dụng khá phổ biến để phân tích genome thực vật, những kỹ thuật này có điểm giống
nhau chính là đều dựa vào nguyên lý PCR, sự khác nhau cơ bản giữa chúng đó là
mỗi kỹ thuật có một loại mồi đặc trưng.
a) Chỉ thị RAPD (Randomly Amplified Polymorphism DNA)
RAPD có nghĩa là đa hình ADN được nhân bản ngẫu nhiên. RAPD là một kỹ
thuật xây dựng dựa trên nguyên lý PCR, với những mồi được thiết kế ngẫu nhiên
dài khoảng 10 nucleotide. Trong phản ứng, các mồi RAPD gắn ngẫu nhiên vào
ADN khuôn ở bất kỳ vị trí nào mà có trình tự bổ sung với nó. Phản ứng sau đó xảy
ra với sự tham gia của enzym Taq, dNTP và các thành phần khác. Về cơ bản, chỉ thị
RAPD là một chỉ thị trội, nghĩa là chỉ thị này không phân biệt được giữa những cá
thể đồng hợp tử và dị hợp tử trong quần thể F2.
RAPD là một kỹ thuật đơn giản, dễ thực hiện, không mất nhiều thời gian, ít
tốn kém. Kỹ thuật này rất phù hợp cho phân tích đa dạng di truyền và lập bản đồ
gen sử dụng quần thể RIL (Recombinant Inbred Line). Hạn chế lớn nhất của kỹ
thuật RAPD đó là nó rất nhạy cảm với nhiều yếu tố như: các thành phần tham gia
phản ứng và đặc biệt là nhiệt độ gắn mồi, vì yếu tố gắn mồi mà có thể có hai kết quả
khác nhau với cùng một thí nghiệm sử dụng hai máy PCR khác nhau.

17


b) Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)
Kỹ thuật AFLP được phát triển cũng dựa trên nguyên lý PCR để nhân bản
những đoạn ADN đã được phân cắt bởi enzym giới hạn (restriction enzyme). Điểm
cơ bản nhất của kỹ thuật này đó là sự thiết kế mồi PCR đặc trưng. Các bước chính
của kỹ thuật AFLP bao gồm: (i) phân cắt DNA đồng thời bằng hai enzyme giới hạn
tạo đầu cắt so le, sau đó gắn với các adapter oligonucleotide có trình tự được thiết
kế dựa trên trình tự nhận biết của enzyme giới hạn; (ii) cặp mồi được thiết kế bổ
sung với trình tự adapter gắn vào sẽ được sử dụng để nhân đoạn DNA giữa hai vị trí
nhận biết giới hạn; (iii) điện di phân tách sản phẩm PCR.
Do kết hợp được những đặc điểm của RFLP và RAPD nên kỹ thuật AFLP có
nhiều ưu điểm như: đơn giản, ổn định, khả năng ứng dụng rộng. Về cơ bản, AFLP
là chỉ thị trội và vị trí nhiễm sắc thể của chúng chưa xác định, do vậy nếu dùng chỉ
thị này để lập bản đồ gen ở quần thể F2 thì cần phải sử dụng kết hợp với các chỉ thị
khác đã biết trước vị trí nhiễm sắc thể như: RFLP hoặc Microsatelite.
c) Chỉ thị Microsatelite
Khi nghiên cứu genom của một số sinh vật người ta đã phát hiện ra những
đoạn ADN có chiều dài khác nhau phân bố một cách ngẫu nhiên mà trình tự của nó
bao gồm các nhóm nucleotide giống nhau nhắc lại nhiều lần; các nhóm này thường
có số lượng không vượt quá 5 nucleotide ví dụ như (TG)n hoặc (AAT)n. Và ở cây
bông vải, các nhóm nucleotide đã phát hiện được gồm GA, GT, CAT, CTT. Những
đoạn ADN lặp lại như vậy được gọi là Microsatelite hay còn có các tên khác như:
SSLPs (single sequence length polymorphism), SSRs (simple sequence repeats),
STRs (short tADNom repeats). Các đoạn ADN nhắc lại này có trình tự hai đầu rất
đặc trưng cho mỗi đoạn; bởi vậy mà trình tự đặc trưng ở hai đầu của đoạn nhắc lại
này đã được sử dụng để thiết kế mồi cho PCR.
Chỉ thị SSR có hai ưu điểm lớn so với các chỉ thị ADN khác là:
- Tính đặc hiệu cao: các đoạn mồi SSR được thiết kế dựa trên vùng trình tự
sườn có tính bảo thủ cao của các đoạn lặp SSR, do đó sản phẩm nhân gen của phản
ứng SSR-PCR đặc hiệu và ổn định hơn các chỉ thị DNA ngẫu nhiên (RAPD). Bên

18


cạnh đó, nhờ tính chất bảo thủ của vùng trình tự sườn mà các mồi SSR có thể được
sử dụng chéo giữa các loài có quan hệ di truyền gần gũi (Roder và cs, 1995; Lã
Tuấn Nghĩa, 2004).
- Di truyền đồng trội và mức độ đa hình cao: Trải qua tiến hóa và các biến
đổi di truyền, số lần lặp lại các motif SSR thay đổi rất nhiều và làm cho các đoạn
SSR có chiều dài khác nhau. Bởi vậy, phản ứng SSR-PCR có thể phát hiện các alen
khác nhau trong một locus SSR, qua đó phát hiện được các cá thể đồng hợp tử và dị
hợp tử ở locus đó (chỉ thị đồng trội).

Hình 1.4. Đa hình ADN SSR giữa hai cá thể có motif (AT)n
Ngày nay, cùng với sự ra đời và phát triển nhanh chóng của các cơ sở dữ liệu
di truyền (NCBI, EMB…) đặc biệt là ngân hàng EST thì việc phân lập và phát triển
chỉ thị SSR dựa trên cơ sở trình tự sẵn có đã trở thành hướng đi nhanh chóng, đơn
giản, ít tốn kém và ngày càng phổ biến hơn trong nghiên cứu đa dạng di truyền, lập
bản đồ phân tử, phân lập gen và chọn tạo giống cây trồng nông nghiệp (lúa, ngô,
đậu tương…).

19


1.4. THÀNH TỰU TRONG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÂY
BÔNG VẢI BẰNG CHỈ THỊ ADN
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trong những năm gần đây, sự phát triển của sinh học phân tử đã đạt được
nhiều thành tựu mà sự phong phú của các chỉ thị phân tử chỉ là một trong số đó. Chỉ
thị phân tử đã được ứng dụng rất hiệu quả trong nghiên cứu di truyền thực vật mà
phân tích đa dạng di truyền và chọn giống phân tử (MAS-Marker Assisted
Selection) là hai lĩnh vực thành công nhất.
M. J. Iqbal và cs. (1996) đã sử dụng chỉ thị RAPD để đánh giá đa dạng di
truyền 23 giống bông thương mại, gồm: 22 giống bông luồi (G. hirsutum L.) và 1
giống bông cỏ (G. arboreum L.). Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng 50 mồi
RAPD, kết quả thu được 49 mồi cho đa hình trên tổng số 23 giống và 349 băng
ADN đã được phát hiện, chiếm 89,1%. Ở hệ số tương đồng di truyền 0,82, 22 giống
bông nghiên cứu chia thành 7 nhóm chính. Nhóm 1 gồm 5 giống bông luồi, dao
động tương đồng từ 0,82-0,90. Nhóm 2 gồm 12 giống bông luồi, dao động tương
đồng từ 0,84-0,94. Cả 2 nhóm này có mối quan hệ di truyền khá gần so với các
nhóm còn lại, các nhóm còn lại đều gồm 1 giống, có mức độ tương đồng lần lượt là
0,78; 0,74; 0,69; 0,57; 0,55. Trong đó giống bông cỏ (G. arboreum L.) có hệ số
tương đồng di truyền xa nhất so với các nhóm thuộc giống bông luồi, 0,55.
Tại Trung Quốc, bông cỏ (Gossypium arboreum L.) được trồng khá rộng rãi
và phổ biến, trong đó có nhiều dòng/giống mang đặc tính nông sinh học tốt cũng
như có giá trị về kinh tế cao. Diqiu Liu và cs. (2005) đã sử dụng 358 chỉ thị SSR để
đánh giá và so sánh mức độ đa dạng di truyền của 39 giống bông cỏ được thu thập
từ nhiều vùng khác nhau ở Trung Quốc với 1 giống bông thuộc loài G. herbaceum
(có nguồn gốc ở miền nam châu Phi). Kết quả thu được 74 cặp mồi cho đa hình với
tổng số 165 băng ADN xuất hiện. Hệ số tương đồng di truyền giữa 40 giống bông
dao động từ 0,58 đến 0,99, điều này chỉ ra rằng mức độ đa dạng di truyền các giống
bông nghiên cứu khá cao. Trong phân tích sự tương quan di truyền qua sơ đồ hình
cây, các giống bông được chia thành 7 nhóm (A-G). Nhóm A gồm 4 giống bông cỏ

20


(G. arboreum) và 1 giống bông thuộc loài G. herbaceum với mức độ tương đồng di
truyền dao động từ 0.75-0,82. Nhóm B gồm 9 giống bông cỏ, dao động từ 0,77-0,99,
cả 2 nhóm A và B chủ yếu tập trung ở vùng phía nam và đông nam Trung Quốc.
Nhóm C gồm 18 giống bông cỏ, dao động từ 0,76-0,85, nhóm này tập trung ở hầu
hết các tỉnh thuộc miền trung và thung lũng Yangtze. Nhóm D có 5 giống bông, dao
động từ 0,74-0,80 và các nhóm E, F, G, mỗi nhóm gồm 1 giống bông đại diện cho
các vùng khác nhau của Trung Quốc, có hệ số tương đồng di truyền so với các
nhóm khác lần lượt là 0,73; 0,70 và 0,66.
Trong một nghiên cứu khác về chỉ thị SSR, Candida H.C. de Magalhaes
Bertini và cs. (2006), đã tiến hành nghiên cứu đa dạng di truyền của 53 giống bông
luồi (G. hirsutum L.) thu thập từ Brazil bằng 31 cặp mồi SSR. Kết quả thu được 66
alen, trung bình 2,13 alen/locus và chỉ số PIC (polymorphism information content)
thay đổi từ 0,18-0,62, với giá trị trung bình 0,40. Hệ số tương đồng di truyền dao
động từ 0,00 đến 0,71. Khi biểu diễn sơ đồ hình cây về mối tương quan di truyền
giữa các giống, tác giả đã dựa theo vùng địa lý khí hậu khác nhau ở Brazil để chia
các giống bông nghiên cứu thành 2 nhóm lớn chính A và B. Nhóm A gồm có 21
giống bông được thu thập từ vùng bán khô hạn ở Brazil, có chu kỳ sinh trưởng 140180 ngày với tỷ lệ xơ khoảng 40%, hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0,0-0,4.
Nhóm B gồm có 32 giống, là các giống lai tạp được trồng ở vùng phía tây và đông
nam Brazil, những giống này có chu kỳ sinh trưởng từ 110-140 ngày với tỷ lệ xơ
khoảng 38% và hệ số tương đồng di truyền của nhóm B này dao động từ 0,00-0,45.
Nghiên cứu của tác giả đã cho thấy sự khác nhau khá lớn về mức độ tương đồng di
truyền giữa các giống bông luồi Brazil.
Một nghiên cứu khác của tác giả người Pakistan, Naveed Murtaza (2006), đã
sử dụng chỉ thị AFLP (Amplified fragment length polymorphism) để đánh giá đa
dạng di truyền giữa một số giống bông luồi (G. hirsutum L.) mang kiểu gen hiện đại
với một giống bông cỏ (G. arboreum L.) thuộc loài bông thời cổ trên thế giới. Để
tiến hành nghiên cứu, tác giả đã thu thập được 20 giống bông luồi (G.hirsutum L.)
từ Pakistan và 1 giống bông cỏ (G. arboreum L.) từ Mỹ. Sự kết hợp của 4 cặp mồi

21


(EcoRI-MseI) đã được sử dụng để phân tích AFLP. Kết quả số băng thu được trung
bình từ 40 đến 80 băng sau khi chạy PCR với mỗi tổ hợp mồi và các băng có kích
thước từ 50 – 500 bp. Kết quả phân tích trên sơ đồ hình cây về hệ số tương đồng di
truyền đã chỉ ra 21 giống bông nghiên cứu chia thành 5 nhóm chính, trong đó bông
cỏ được tạo thành một nhóm riêng biệt, do khác nhau về mặt di truyền với 4 nhóm
thuộc giống bông luồi khá lớn, hệ số tương đồng của giống bông cỏ là 0,20.
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Kết quả nghiên cứu của Thái Thị Lệ Hằng (2008) khi đánh giá đa dạng di
truyền 20 giống bông luồi có nguồn gốc khác nhau sử dụng 15 cặp mồi SSR đã thu
được 29 allen, với giá trị trung bình 2,0 allen/locus, độ tương đồng di truyền 71%
các giống bông chia làm 2 nhóm chính: nhóm 1 chỉ gồm 1 giống bông L.36 và
nhóm 2 gồm 19 giống bông còn lại.
Nguyễn thị Minh Nguyệt và cs. (2009) đã nghiên cứu đa dạng di truyền của
49 giống bông địa phương và nhập nội, đại diện cho 3 nhóm bông luồi (G.hirsutum
L.), bông hải đảo (G.babardense L.) và bông cỏ (G.arboreum L.). Tác giả đã sử
dụng 50 cặp mồi SSR để đánh giá đa dạng di truyền. Kết quả tổng số allen thu được
là 128, hệ số tương đồng di truyền giữa các giống bông nằm trong khoảng 0,48-0,97
trung bình là 0,8, các cặp giống xa nhau nhất về di truyền (có hệ số tương đồng
0,48) chủ yếu là những cặp bông luồi-bông hải đảo. Đa dạng di truyền quan sát
được trong nhóm các giống bông luồi cao hơn so với hai nhóm bông hải đảo và
bông cỏ. Cũng trong nghiên cứu này, 49 giống bông nghiên cứu đã chia làm 3
nhóm: nhóm 1 gồm 16 giống bông hải đảo, nhóm 2 gồm 21 giống bông luồi, nhóm
3 gồm 12 giống bông cỏ. Hệ số tương đồng di truyền của nhóm 1 với 2 nhóm bông
còn lại thấp, chỉ khoảng 0,59. Nhóm bông luồi và bông cỏ gần nhau về mặt di
truyền hơn, với độ tương đồng di truyền khoảng 0,67. Hệ số tương đồng di truyền
giữa các giống bông trong cùng nhóm phân loại khá cao, trên 0,84.

22


1.5. NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN TÍNH KHÁNG BỆNH XANH LÙN
Hiện nay, cơ chế kháng bệnh xanh lùn ở bông vẫn chưa được làm sáng tỏ. Có
nhiều giống tỏ ra kháng bệnh được cho là do có nhiều đặc điểm không được rệp ưa
thích (Stephen J. Allen, 2006). Đó là các đặc điểm hình thái liên quan đến màu sắc
cây, có lông tơ, có thân cứng hoặc các đặc điểm hóa sinh như có thành phần
gossypol, có lớp hóa chất bao phủ (Krisnamoorthy, 2005). Cây có màu đỏ được
nhận thấy có liên quan đến tính kháng rệp (El zik & Thaxton, 1989). Những kiểu
gen có biểu hiện tính kháng rệp thường có hàm lượng protein, phenol và axit
nucleic cao, lượng dầu và lưu huỳnh thấp (Alimukhamedov, Shvetsova, 1988).
Những hiểu biết về kiểu di truyền tính kháng bệnh xanh lùn đóng vai trò quan
trọng trong công tác lập bản đồ di truyền và sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn
giống kháng bệnh xanh lùn ở cây bông vải.
Nghiên cứu đầu tiên về di truyền tính kháng bệnh xanh lùn được tiến hành
trên giống bông G155-7 có nguồn gốc lai 3 dòng (HAR) (Gossypium hirsutum/ G.
arboreum/ G. raimondii) và đã xác định được một gen trội kiểm soát tính kháng ở
giống này. Nghiên cứu không xác định được nguồn gen kháng có từ bông cỏ châu Á
G. arboreum hay từ bông dại D. raimondii.
Cho đến gần đây, công trình của các tác giả Brazil (Junior & cs., 2008) đã
xác định được tính kháng bệnh xanh lùn ở hai giống bông luồi tứ bội G. hirsutum L.
CD401 và Delta Opal là tính trạng đơn gen di truyền trội khi phân tích sự phân ly di
truyền các cá thể của quần thể F2, BC1F1, BC1F1, F2:3 với phương pháp đánh giá
bệnh nhờ lây nhiễm bằng truyền bệnh qua rệp mang mầm bệnh xanh lùn. Theo như
công bố, đây là công trình đầu tiên báo cáo về di truyền tính kháng bệnh xanh lùn ở
cây bông vải. Nhóm tác giả đặt tên cho gen kháng bệnh xanh lùn này là Rghv1. Tuy
nhiên, nghiên cứu chưa xác định được di truyền tính kháng bệnh xanh lùn ở hai
giống bông này là do cùng một gen trội quy định hay là hai gen khác biệt. Những
nghiên cứu tiếp theo để xác định các gen kháng này đang được tiến hành.
Gần đây nhất, báo cáo đầu tiên về lập bản đồ gen kháng bệnh xanh lùn ở
giống bông luồi tứ bội Delta Opal của Fang và cộng sự (2009) đã được tiến hành

23


dựa trên 364 cá thể thuộc họ F2.3 của ba quần thể được phát triển từ giống Delta
Opal mà mang gen kháng trước đó, sử dụng phương pháp phân ly nhóm. Locus đơn
gen kháng trội được định vị tại vùng telomere trên nhiễm sắc thể số 10, với 3 chỉ thị
SNP được thiết kế liên kết với gen kháng ở khoảng cách từ 0.05 đến 5.4 cM. Nhóm
nghiên cứu đã đặt lại tên cho locus gen kháng trội này là Cbd.
Nhóm tác giả đã sử dụng các chỉ thị liên kết với gen kháng này để khảo sát
nguồn gen bông từ 25 nước khác nhau. Kết quả khảo sát alen tại locus này cho thấy
phần lớn các nguồn gen có nguồn gốc từ các nước châu Phi, Nam Mỹ và Nam Á
đều có alen kháng tại locus Cbd. Đa phần các nguồn gen bông có nguồn gốc từ
Nam Mỹ, châu Âu, Úc và Trung Quốc đều mang alen nhiễm tại locus Cbd này.
Ở nước ta, những nghiên cứu đánh giá của Viện nghiên cứu Bông và PTNN
Nha Hố cho thấy, hiện nay các giống bông luồi đang trồng phổ biến ở Việt Nam đều
nhiễm bệnh xanh lùn, các giống kháng của Châu Phi, Nam Mỹ và Thái Lan khi
được khảo sát ở Nha Hố cũng đều nhiễm bệnh.
Năm 2000, lần đầu tiên, trong quỹ gen cây bông hiện có của loài bông cỏ
Châu Á (Gossypium arboreum L.), Viện nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố đã xác
định được một số đầu dòng bông cỏ Nghệ An có khả năng kháng hoàn toàn đối với
bệnh xanh lùn. Nghiên cứu đặc điểm di truyền tính kháng bệnh xanh lùn của các
dòng bông cỏ Nghệ An bước đầu cho thấy tính kháng bệnh xanh lùn được quy định
bởi đơn gen trội (Đặng Minh Tâm, 2006). Đây là nguồn gen kháng bệnh quý cần
được đánh giá để khai thác sử dụng.
Di truyền đơn gen trội cũng đã được xác định là kiểu di truyền đối với nhiều
tính trạng khác ở cây bông vải: tính kháng bệnh nấm Colletotrichum gossypii var.
cephalosporioides (Zandona & cs., 2006); tính kháng bệnh đốm góc lá do
Xanthomonas axonopodis pv. malvacearum (Zandona & cs., 2005), Metha & Arias
(2001) (Zandona & cs., 2005); tính kháng bệnh Stemphylium solani.

24


Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1.1. Vật liệu thực vật
30 giống bông cỏ nhập nội và địa phương được chọn lọc từ nguồn gen có sẵn
của Viện nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố và những giống này được thu thập từ
các nước Việt Nam, Ấn Độ, Liên xô cũ (bảng 2.1).

Bảng 2.1. Tên và nguồn gốc của 30 giống bông cỏ thu thập được
MS

Tên

Nguồn



giống

gốc

1

2

Cỏ Thanh Hóa

Việt Nam

16

77

91-B-16

Ấn độ

2

3

Hà Sơn Bình

Việt Nam

17

78

91-B-36

Ấn độ

3

5

Cỏ Phú Khánh

Việt Nam

18

79

BAA (bar x arb)

Ấn độ

4

6

Cỏ Nghệ An

Việt Nam

19

80

BAA (bar x arb)

Ấn độ

5

7

Cỏ Bắc Ái

Việt Nam

20

81

BAA (bar x arb)

Ấn độ

6

15

AK-235

Ấn Độ

21

82

BAA (bar x arb)

Ấn độ

7

18

Lục Ngạn

Việt Nam

22

83

BAA (bar x arb)

Ấn độ

8

34

B2III4

Ấn Độ

23

85

BAA (bar x arb)

Ấn độ

9

35

B2IV10

Ấn Độ

24

86

BAA (bar x arb)

Ấn độ

10

42

Akola

Ấn Độ

25

87

BAA (bar x arb)

Ấn độ

11

43

Tka 283

Ấn Độ

26

92

BAA (bar x arb)

Ấn độ

12

44

Tka 188

Ấn Độ

27

93

BAA (bar x arb)

Ấn độ

13

46

Ava

Liên Xô

28

94

BAA (bar x arb)

Ấn độ

14

75

B10

Ấn Độ

29

100

Không tên

Ấn độ

15

76

91-L1-2

Ấn Độ

30

101

Không tên

Ấn độ

TT

TT

* Chú thích: MSTĐ – Mã số tập đoàn

25

MS

Tên

Nguồn



Giống

gốc


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×