Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống dòng chè (camellia sinensis(l ) o kuntze) ở việt nam bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử microsatellite (SSR)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI




Trần Đức Trung


Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các giống/dòng chè
(Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) ở Việt Nam
bằng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử microsatellite (SSR)

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học




Luận văn Thạc sỹ Công nghệ sinh học





Người hướng dẫn khoa học: TS. Lã Tuấn Nghĩa




Hà Nội- 2009

Dànhtặngnhữngngườitôithươngyêunhất;
…bốmẹ…
…vợ…
…giađình…
…vàbéTrầnĐứcHoàngMinh….

viii


Lờicảmơn
Trước hết, tôi xin gửi lời cảmơn chân thành và sâu sắc tới 
TS. Lã Tuấn Nghĩa, ngườiđãtậntìnhhướngdẫn,giúpđỡvàhỗtrợtôi
trongsuốtquátrìnhcôngtáccũ
ngnhưtrongthờigianhọctập,nghiêncứu
vàhoànthànhluậnvănnày.
TôixinbàytỏlòngbiếtơntớicácthầycôvàcánbộcôngtáctạiViện
CôngnghệSinhhọcthực
phẩm,Việnđàotạosauđạihọc‐TrườngĐạihọc
BáchkhoaHàNộiđãdạydỗvàtạomọiđiềukiệnthuậnlợi chotôitrongsuốt
quátrìnhhọctậptạ

itrường.
Nhândịpnày,tôicũngxingửilờicảmơnchânthànhtớicáccánbộ
công tác tại Viện Khoa học kỹ thu ật Nông‐Lâm nghiệp miền núi phía Bắc
(NOMAFSI)đãnhiệt
tìnhgiúpđỡtôitrongthờigianthuthậpsốliệuvàvật
liệunghiêncứutạiViện.
Tôixinchânthànhcảmơncáccánbộ,anhchịemtrongNhómnghiên
cứuĐad ạngditruyền
vàCôngnghệsinhhọcNôngnghiệp,ViệnDitruyền
Nôngnghiệp,đãgiúpđỡvàđộngviêntôitrong quátrìnhcôngtácvànghiên
cứukhoahọcvừaqua.
Cuốicùng,tôixinchânthànhcảmơngiađìnhvà
bạnbèđãnhiệttình
độngviên,giúpđỡtôitrongquátrìnhhọctập,nghiêncứukhoahọccũng
nhưtrongcuộcsống.
LuậnvănnàyđượcthựchiệnvớinguồnkinhphítừCh
ươngtrìnhCông
nghệsinhhọcNôngnghiệp.
Xinchânthànhcảmơn!
HàNội,tháng10năm2009


TrầnĐứcTrung
i




Lờicamđoan


Tôixincamđoanđãtrựctiếpthựchiệncácnghiêncứutrongluậnvăn
này.Mọikếtquảthuđượcnguyên bản,khôngchỉnhsửahoặcsaochéptừcác
nghiêncứukhác;cácsốli
ệu,sơđồkếtquảcủaluận vănnàych ưatừngđược
côngbố.
Mọidữliệu,hìnhảnh,biểuđồvàtríchdẫnthamkhảotrongluậnvăn
đềuđược thuthậpvàsửdụng
từnguồndữliệumởhoặcvớisựđồngýcủa
tácgiả.Cácphầnm ềmphântíchTotalLabv2009,QuantityOne,NYSYSpc
2.11X, TreeCon, POPGENE32, Dendroscopes, PHYLIP v3.69đều có bản
quyềnhoặcsửdụngvới
sựđồngýcủa(nhóm)tácgiảxâydựngphầnmềm.
Tôixinhoàntoànchịutráchnhiệmvớinhữnglờicamđoantrên!

TrầnĐứcTrung
ii

Mục lục

Trang
Lời cam đoan
i
Mục lục
ii
Danh mục chữ viết tắt
iv
Danh mục bảng
v
Danh mục hình ảnh minh họa
vi

Mở đầu
1
Chương 1: Tổng quan
4
1.1. Khái quát chung về cây chè Camellia sinensis (L.) O. Kuntze
4
1.1.1. Lược sử ngành sản xuất- chế biến chè trên thế giới
và Việt Nam 4
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố của cây chè 5
1.1.3. Phân loại thực vật và
đặc điểm hình thái của cây chè 8
1.1.4. Đặc điểm di truyền của cây chè
Camellia sinensis (L.) O. Kuntze 14
1.1.5. Ngành sản xuất, chế biến chè trên thế giới và Việt Nam 17
1.1.6. Công tác lai tạo giống chè 19
1.1.6.1. Phương pháp truyền thống 19
1.1.6.2. Áp dụng công nghệ sinh học
trong chọn tạo giống chè 21
1.2. Chỉ thị trong đánh giá đa dạng di truyền 22
1.2.1. Chỉ thị hình thái 23
1.2.2. Chỉ thị
hóa sinh 24
1.2.3. Chỉ thị DNA 25
1.2.3.1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai DNA- chỉ thị RFLP
(Restriction Fragment Length Polymorphism) 29
1.2.3.2. Chỉ thị DNA ngẫu nhiên 30
1.2.3.3. Chỉ thị DNA dựa trên đa hình các vị trí nhận biết
giới hạn 31
1.2.3.4. Chỉ thị DNA dựa trên các trình tự lặp 33

1.2.3.5. Chỉ thị DNA dựa trên trình tự DNA 41
1.2.3.6. Một số loại chỉ thị DNA khác 42
1.3. Thành tựu trong nghiên cứu
đa dạng di truyền chè
(Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) 43
iii

1.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị hình thái 43
1.3.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị hóa sinh 44
1.3.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền chè bằng chỉ thị DNA 45
Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
50
2.1. Vật liệu nghiên cứu 50
2.2. Phương pháp nghiên cứu 55
2.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái chè 55
2.1.2. Thu thập mẫu lá chè 55
2.1.3. Trích ly DNA tổng số từ mẫu lá chè 57
2.1.4. Nhận d
ạng di truyền các giống chè bằng chỉ thị SSR 58
2.1.5. Phân tích kết quả 60
2.1.5.1. Phân tích số liệu kiểu hình 60
2.1.5.2. Phân tích số liệu kiểu gen 61
2.1.5.3. Phân loại thứ chè theo tỷ lệ nguồn gen 63
Chương 3: Kết quả và bàn luận
64
3.1. Phân tích đa dạng di truyền chè dựa trên đặc điểm hình thái 64
3.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái 64
3.1.2. Phân tích đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái
của các giống/dòng chè 67
3.2. Phân tích đa dạng di truy

ền chè bằng chỉ thị SSR 73
3.2.1. Trích ly DNA tổng số 73
3.2.2. Nhận dạng di truyền chè bằng chỉ thị SSR 75
3.2.3. Phân tích tính đa dạng di truyền của các locus SSR 81
3.2.4. Phân tích đa dạng di truyền giữa 9 quần thể chè
bằng chỉ thị SSR 84
3.2.5. Phân tích đa dạng di truyền 96 giống/dòng chè
bằng chỉ thị SSR 91
3.2.5.1. Phân nhóm di truyền dựa trên
mức độ tương đồng Jaccard 92
3.2.5.2. Phân nhóm di truyền dựa trên
khoảng cách di truyền Nei72 98
3.3. Kết hợ
p chỉ thị hình thái và chỉ thị SSR
trong phân tích đa dạng di truyền các giống/dòng chè 106
Kết luận và kiến nghị
109
Tài liệu tham khảo
111
Phụ lục
122
iv


Bảng chữ viết tắt
AFLP Amplification Fragment Length Polymorphism
APS Amonium persulfate
CAPs Cleaved Amplification Polymorphism Sequence
cs Cộng sự
CTAB Cetyl trimethylammonium bromide

DNA Deoxyribonucleic acid
dNTPs Deoxy nucleotide triphosphates
EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid
EST Expressed sequence tag
EthBr Ethidium bromide
IPGRI International Plant Genetic Resource Institute
ISSR Inter-simple sequence repeat
MAS Molecular Assisted Selection
PCA Principles Component Analysis
PCR Polymerase Chain Reaction
PIC Polymorphism Information Content
RAPD Random Aplification Polymorhism DNA
RFLP Restriction Fragment length Polymorphism
SSR Simple sequence repeat
STS Sequence- tagged site
TAE Tris-Acetic acid- EDTA
TEMED N,N,N’,N’- Tetraethyl methylendiamine


v


Danh mục bảng

Trang
Bảng 1.1: So sánh đánh giá đặc điểm của một số loại chỉ thị được ứng
dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật 28
Bảng 1.2: So sánh ưu/nhược điểm của các phương pháp phân lập
và phát triển chỉ thị SSR 40
Bảng 2.1: Danh sách 96 giống/dòng chè thu thập từ NOMAFSI 50

Bảng 2.2: 9 quần thể chè nghiên cứu 52
Bảng 2.3: Danh sách các cặp mồi SSR sử dụ
ng trong nghiên cứu 53
Bảng 2.4: 12 đặc điểm hình thái được sử dụng để đánh giá
các giống/dòng chè 56
Bảng 2.5: Thành phần phản ứng SSR-PCR 59
Bảng 2.6: Thành phần gel polyacrylamide 12% 60
Bảng 3.1: Giá trị đặc trưng của 90 thành phần trong phân tích PCA
(khoảng cách di truyền Euclidean của 90 giống/dòng chè) 71
Bảng 3.2: Tần số alen của 21 locus SSR 82
Bảng 3.3: Thống kê các chỉ số đa dạng di truyền của 21 locus SSR 83
Bảng 3.4: Kết quả đánh giá đa dạng di truyền giữa 9 quần thể chè 85
Bảng 3.5: Khoảng cách di truyền giữa 9 quần thể chè nghiên cứu 87
Bảng 3.6: Giá trị đặc trưng của 96 thành phần trong phân tích PCA
(khoảng cách di truyền Nei72 của 96 giống/dòng chè) 102

vi


Danh mục hình ảnh minh họa

Trang
Hình 1.1: Các nước trồng chè dựa vào sản lượng được thống kê
năm 2007 7
Hình 1.2: Phân bố tự nhiên các thứ chè theo Stuart (A) và Barua (B) 10
Hình 1.3: Cây chè Trung Quốc (C.sinensis var. sinnensis) 12
Hình 1.4: Cây chè Assam (C. sinensis var. assamica) 13
Hình 1.5: Cây chè Cambod (C. sinensis var. assamica sub sp.
lasiocalyx) 13
Hình 1.6: Tiêu bản nhiễm sắc thể ở kỳ giữa của cây chè

(C. sinensis var. sinensis) 15
Hình 1.7: Kích thước biến thiên của lá chè 16
Hình 1.8: Biểu đồ sản lượng chè khô của một số nước nă
m 2005, 2006
và 2007 18
Hình 1.9: Biểu đồ khối lượng sản xuất và xuất khẩu chè khô của một số
nước năm 2007 18
Hình 1.10: Nguyên lý phản ứng PCR 26
Hình 1.11: Nguyên lý kỹ thuật kỹ thuật AFLP 32
Hình 1.12: Phân loại trình tự lặp SSR 35
Hình 1.13: Đa hình DNA SSR giữa hai cá thể có motif (AT)
n
37
Hình 1.14: Quy trình phát triển chỉ thị SSR từ thư viện hệ gen 39
Hình 2.1: Phân loại chè Cambod dựa trên tỷ lệ nguồn gen 63
Hình 3.1: Màu sắc lá chè non 65
Hình 3.2: Búp chè non 65
Hình 3.3: Thế lá chè 66
Hình 3.4: Cây chè dạng thân gỗ 66
Hình 3.5: Cây chè dạng thân bụi 67
Hình 3.6: Sơ đồ cây phân nhóm 90 giống/dòng chè dựa trên
đặc điểm hình thái bằng phương pháp UPGMA 69
Hình 3.7: Phân tích PCA 90 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè dựa
trên ma trận khoảng cách di truyền Euclidean
(đặc điểm hình thái) 72
vii

Hình 3.8: Kết quả trích ly DNA tổng số chè (dựa trên quy trình
Porebski) 74
Hình 3.9: Ảnh điện di xác định nhiệt độ gắn mồi tối ưu

cho mồi CamsinM6 (SSR-6) 75
Hình 3.10: Ảnh điện di xác định nhiệt độ gắn mồi tối ưu
cho mồi MSCjaH46 (SSR-17) và MSCjaF37 (SSR-20) 76
Hình 3.11: Kết quả nhận dạng di truyền 96 giống/dòng chè
bằng chỉ thị SSR CamsinM1và CamsinM4 77
Hình 3.12: Kết quả nhận dạng di truyền 96 giống/dòng chè
bằ
ng chỉ thị SSR CamsinM8 và CamsinM13 78
Hình 3.13: Kết quả phản ứng PCR của 96 giống/dòng chè
với 21 cặp mồi SSR 80
Hình 3.14: Sơ đồ phân nhóm di truyền 9 quần thể chè
dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 88
Hình 3.15: Phân tích PCA biểu diễn quan hệ nhóm của 9 quần thể chè
trong không gian ba chiều 88
Hình 3.16: Sơ đồ cây phân loại 96 giống/dòng chè
bằng phương pháp UPGMA 94
Hình 3.17: Phân tích PCA 96 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè
dựa trên mức độ tương đồng di truyền Jaccard 97
Hình 3.18: Sơ đồ cây phân nhóm 96 giống/dòng chè
bằng phương pháp Weighted- Neighbor Joining 99
Hình 3.19: Phân tích PCA 96 giống/dòng chè thuộc 9 quần thể chè
dựa trên khoảng cách di truyền Nei72 103
Hình 3.20: Cây phân nhóm 96 giống/dòng chè
dựa trên khoảng cách di truyền Nei72
(xây dựng bằng phần mềm PHYLIP 3.69 và Dendroscopes) 105



1
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc

Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
MỞ ĐẦU
Chè (trà) không chỉ là thức uống giải khát hàng ngày mà còn là một nét
văn hóa đặc trưng, một thứ nghệ thuật (Trà đạo) của người dân châu Á. Cùng
với cà phê và ca cao, chè là một trong ba loại đồ uống có nguồn gốc tự nhiên
không chứa cồn được cả thế giới ưa chuộng. Hơn hai phần ba dân số thế giới
uống chè hàng ngày không chỉ bởi hương vị đặc sắc mà còn vì những lợi ích
cho sức khỏe mà chè mang lạ
i. Từ những kinh nghiệm dân gian cho đến các
nghiên cứu khoa học gần đây đã khẳng định giá trị của cây chè đối với sức
khỏe.
Cây chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) thuộc họ chè Theaceae là
loại cây trồng lưu niên có thời gian thu lợi kinh tế kéo dài đến hơn 60 năm.
Sản xuất và chế biến chè đã trở thành một trong những ngành kinh tế nông
nghiệp quan trọng ở nhiều quốc gia với sản phẩm t
ạo ra có giá trị xuất khẩu
cao. Năm 2003, diện tích trồng chè trên toàn thế giới đã lên tới 2,7 triệu ha
với tổng sản lượng chè khô khoảng 3 triệu tấn [47]. Trước nhu cầu tăng nhanh
cả về năng suất và chất lượng, công tác chọn tạo giống chè đã được đẩy
mạnh, nhiều giống chè mới đã được tạo ra, đặc biệt ở các nước Ấn Độ,
Srilanka, Trung Quốc… Tuy nhiên, do
đặc điểm nông- sinh học khác biệt của
cây chè nên công tác chọn tạo bằng phương pháp lai tạo hữu tính giữa các
cặp bố mẹ được chọn lựa dựa trên kiểu hình gặp rất nhiều khó khăn. Để có
được những dòng triển vọng thì các nhà chọn giống sẽ phải tiêu tốn rất nhiều
thời gian, công sức và cần có những điều kiện cơ sở vật chất khác. Trong
khoả
ng 20 năm trở lại đây, với việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn
giống đã khắc phục được những trở ngại trong phương pháp chọn tạo truyền
thống. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử- MAS (Molecular-Assisted Selection)

đang được áp dụng rộng rãi không chỉ trong chọn tạo giống cây trồng mà còn
2
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
cả trong chăn nuôi. Nhờ các chỉ thị phân tử mà các nhà khoa học xác định
được sự khác biệt về mặt di truyền của quần thể giống khởi đầu, từ đó xác
định các cặp lai có khoảng cách di truyền phù hợp có thể cho ưu thế lai cao
nhất. Việc tiếp cận ở mức độ phân tử cho phép đánh giá các giống bố mẹ một
cách chính xác, không bị tác động bởi các điều kiện ngo
ại cảnh, rút ngắn thời
gian và nâng cao hiệu quả công tác lai tạo.
Ở Việt Nam, cây chè và các sản phẩm từ chè đã được người dân trồng và
chế biến từ lâu. Nước ta có nhiều vùng trồng và chế biến chè nổi tiếng như
Mộc Châu, Thái Nguyên hay B’lao- Lâm Đồng, cùng với nhiều giống chè quý
như chè Shan ở Hà Giang, Suối Giàng; chè Tân Cương ở Thái Nguyên… Bên
cạnh đó, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành sản xuất chế
biến chè,
nhiều giống/dòng chè đã được nhập từ các nước trên thế giới như Ấn Độ,
Srilanka, Trung Quốc, Nhật Bản… Đây là nguồn vật liệu rất có giá trị đối với
chương trình chọn tạo giống chè.
Hiện nay cây chè được xác định là một trong những cây trồng chủ lực
trong quy hoạch phát triển kinh tế các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc
nước ta. Tuy nhiên, để thâm canh cây chè đạt hiệu quả cao, tránh lãng phí
trong đầu tư ban đầu thì việc phải có những giống chè cho năng suất cao, chất
lượng tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu- thổ nhưỡng là một yêu cầu cần được
quan tâm. Trong bối cảnh đó, công tác đánh giá đa dạng di truyền cây chè ở
nước ta- có vai trò rất quan trọng trong khai thác hiệu quả nguồn gen, vẫn còn
nhiều hạn chế. Cho đến nay việc nghiên cứu đánh giá sự đa d
ạng nguồn gen
cây chè trên quy mô lớn để có thể cung cấp cơ sở di truyền ban đầu và hỗ trợ

cho công tác chọn tạo giống chè còn rất khiêm tốn. Vì vậy, chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu đánh giá sự đa dạng di truyền các
giống/dòng chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) ở Việt Nam bằng chỉ
thị hình thái và chỉ thị phân tử microsatellite (SSR)” với mong muốn có
3
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
được cái nhìn tổng quan về sự đa dạng di truyền của các giống/dòng chè ở
Việt Nam.
Để đạt được mục tiêu của đề tài, chúng tôi đã tiến hành những nội dung
nghiên cứu sau:
1. Dựa trên một số chỉ tiêu chính, đánh giá đặc điểm hình thái của
các giống/dòng chè thuộc các quần thể chè được bảo tồn ở vườn quỹ gen chè-
Viện Khoa học Kỹ thuật Nông-Lâm nghiệp miền núi phía B
ắc (NOMAFSI).
2. Nhận dạng di truyền các giống/dòng chè bằng chỉ thị phân tử
SSR.
3. Phân tính đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống/dòng chè
dựa trên kết quả đánh giá hình thái.
4. Phân tích đánh giá sự đa dạng di truyền của các quần thể chè;
của các giống /dòng chè bằng chỉ thị phân tử SSR
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở dữ liệu h
ữu ích trong phân loại
các giống/dòng chè, hỗ trợ đắc lực cho công tác chọn tạo giống chè mới năng
suất cao, chất lượng tốt, góp phần thúc đẩy phát triển ngành sản xuất-chế biến
chè nước ta.
4
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
Chương 1: TỔNG QUAN

1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY CHÈ Camellia sinensis (L.) O.
Kuntze
1.1.1. Lược sử ngành sản xuất- chế biến chè trên thế giới
và Việt Nam
Chè từ lâu đã quen thuộc với đời sống của người dân các nước châu Á.
Các tài liệu của Trung Quốc đều cho rằng cây chè được phát hiện một cách
tình cờ bởi Thần Nông (một vị vua trong truyền thuyết) vào khoảng năm 2737
trước Công nguyên. Tuy nhiên, cũng có những giả thuyết cho rằng ngay khi
người Trung Qu
ốc biết đến các giá trị y học của cây chè thì nhu cầu về các
sản phẩm từ chè đã nảy sinh và cùng với đó là sự ra đời ngành trồng và chế
biến chè ở tỉnh Tứ Xuyên- Trung Quốc từ cách nay khoảng 3000 năm. Về
sau, kiến thức về canh tác cây chè đã được phổ biến rộng rãi cùng với những
cuộc hành hương và di cư của các tín đồ đạo Phật, từ rất lâu trước khi sự
phát
tán cây chè được ghi nhận.
Tại Ấn Độ năm 1823, thiếu tá Robert Bruce tìm thấy cây chè dại đầu tiên
ở tỉnh Assam, nhưng cho đến năm 1834, các hạt giống chè vẫn được nhập từ
Trung Quốc (bởi Gordon) để phục vụ nhu cầu thành lập các vườn trồng chè
thương mại. Về sau, các cây chè bản xứ đã được đưa vào trồng nhiều hơn nhờ
C.A. Bruce, người quản lý trang trại chè thuộc chính phủ Anh tạ
i thuộc địa
Ấn Độ. Lợi ích thương mại từ cây chè ngày càng gia tăng và cho đến 12-02-
1839, công ty chè đầu tiên- Công ty chè Assam- đã được thành lập ở Jorhat,
Assam dưới sự điều hành của Nghị viện Anh. Đây chính là mốc đánh dấu sự
ra đời ngành công nghiệp chè ở Ấn Độ cũng như trên thế giới [47]. Hiện nay
trên toàn thế giới đã có hơn 30 quốc gia trồng và sản xuất chè, trong đó tập
5
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội

trung chủ yếu ở các nước châu Á với năng suất chiếm hơn 85% tổng sản
lượng chè thế giới (hình 1.1).
Tại Việt Nam, cây chè và sản phẩm từ chè đã được người dân sản xuất,
chế biến và sử dụng từ rất lâu. Cho đến trước khi thực dân Pháp đô hộ nước
ta, cây chè đã được trồng chè khá phổ biến (đặc biệt ở miền Bắc) nhưng chủ
yếu là tự phát nhằm đáp ứng nhu cầu tại chỗ của người dân. Đến thời kỳ đô
hộ của thực dân Pháp (1982-1945), chè là nguồn tài nguyên mà thực dân rất
chú ý bóc lột để chuyển về châu Âu, nơi mà chè là món hàng xa xỉ cao cấp.
Từ đầu thế kỷ 20, Pháp đã lập ra các trạm nghiên cứu và đồn điền trồng chè ở
Phú Hộ (Phú Thọ- 1918), Pleiku (1927) và Bảo Lộc (Lâm Đồng- 1931) nhằm
tăng cườ
ng mở rộng sản xuất chè để phục vụ chính quốc, nhờ đó mà cây chè
Việt Nam được khảo sát nghiên cứu khá kỹ lưỡng và ngành sản xuất chế biến
chè được mở rộng. Theo Nguyễn Ngọc Kính, lịch sử của ngành sản xuất chè
Việt Nam có thể chia ra ba giai đoạn chính:
• Giai đoạn từ 1890 đến 1945: Những đồn điền chè đầu tiên được
thiết lập, sả
n xuất chè bước vào quy mô tập trung. Đến năm 1938, diện tích
trồng chè lên đến hơn 13 nghìn hecta với sản lượng đạt 6100 tấn chè khô.
• Giai đoạn từ 1945 đến 1954: Do ảnh hưởng của chiến tranh,
ngành sản xuất chè suy giảm mạnh, tổng sản lượng chè khô năm 1946 chỉ đạt
300 tấn.
• Giai đoạn từ 1954 đến nay: giai đoạn phát triển không ngừng của
ngành chè, không chỉ đáp ứng nhu c
ầu nội địa mà còn hướng tới xuất khẩu.
Năm 2008 cả nước có hơn 131 nghìn hecta trồng chè với sản lượng hơn đạt
hơn 160 nghìn tấn chè khô.
Hiện nay, chè được trồng ở trên 30 tỉnh thành trong cả nước, tập trung
chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc (cả về diện tích và sản lượng). Với lợi thế về
6

Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
giống, đất đai và nguồn lao động, chè được xác định là ngành kinh tế chủ đạo
ở các tỉnh trung du và miền núi nước ta [2, 6, 78]
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố của cây chè
Cho đến nay, nguồn gốc phát sinh chính xác của cây chè vẫn còn là đề
tài tranh cãi của các nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, tất cả đều khẳng định rằng
Đông Nam Á là quê hương khởi nguồn của cây chè. Theo Wight (1959), xuất
phát điểm nguyên thủy của cây chè được cho là ở khoảng 29 độ vĩ B
ắc và 98
độ kinh Đông, thuộc vùng thượng nguồn sông Irrawaddy- là vùng đất giao
nhau giữa Assam, bắc Myanmar, tây nam Trung Quốc và Tây Tạng. Trong
khi đó, trong một nghiên cứu công bố sớm hơn, Kingdon và Ward (1950) lại
cho rằng xuất phát điểm của cây chè là ở đông nam Trung Quốc, vùng tiếp
giáp với hai bang Mizoram và Meghalaya ở đông bắc Ấn Độ (tỉnh Vân Nam).
Bởi vậy, các khu vực địa lý trên đều được xem như là nơi khởi nguồn và phát
tán của chi Camellia nói chung (Sealy, 1958) [46, 47]. Khoảng 20 n
ăm sau,
trong những nghiên cứu phân loại cây chè dựa trên thành phần catechin,
Djemukhatze (1961-1976) đã kết luận rằng thành phần catechin chủ yếu của
các giống chè dại Việt Nam đơn giản và gần giống nhất với các giống chè
mọc hoang dại từ cổ xưa. Từ đó ông đưa ra kết luận mới: nguồn gốc của cây
chè chính là ở Việt Nam [1, 2, 78].
Các kết luận trên có được từ những nghiên cứu khác nhau và mặc dù
ch
ưa có một thống nhất cuối cùng về nguồn gốc thì ngày nay cây chè đã được
phổ biến rãi tới nhiều quốc gia và vùng địa lý trên thế giới, trải rộng từ 45 độ
vĩ Bắc đến 34 độ vĩ Nam, thích nghi với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau và
khác xa với khu vực nguyên sản ban đầu (Đông Nam Á) (hình 1.1)
7

Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội

Hình 1.1: Các nước trồng chè dựa vào sản lượng được thống kê năm 2007.
Vùng khoanh đỏ là khu vực khởi nguồn và cũng là vùng phân bố tự nhiên
của cây chè.
Châu Á: Ấn Độ, Bangladesh, Đài Loan, Hàn Quốc, Indonesisa, Iran,
Malaysia, Myanmar, Nepal, Nhật Bản, Sri-Lanka, Trung Quốc, Việt Nam.
Châu Phi: Burundi, Cameroon, Ethipoia, Kenya, Maritius,
Mozambique, Nam Phi, Rwanda, Tanzania, Uganda, Zaire
Nam Mỹ: Argentina, Brazil, Ecuador, Peru
Châu Đại Dương: Australia, Papua-New Ghine
Châu Âu: Thổ Nhĩ Kỳ, USSR

Từ Trung Quốc, quốc gia biết đến chè đầu tiên, cây chè được du nhập
vào Nhật Bản trong n
ửa đầu thế kỷ 8. Đến thế kỷ 17, ngành trồng chè mở
rộng từ Nhật Bản sang Indonesia. Cây chè lần đầu tiên được trồng ở Srilanka
vào năm 1839 từ những hạt giống chè mang đến từ Calcutta (Ấn Độ). Ở các
nước thuộc Liên bang Xô Viết trước đây, ngành trồng chè bắt đầu khi hạt
giống được nhập từ Trung Quốc vào khoảng cuối thế kỷ 19. Về sau, từ Liên
bang Xô Vi
ết, hạt giống chè được xuất khẩu sang Thổ Nhĩ Kỳ những năm 30-
40 của thế kỷ 20. Chè du nhập vào châu Âu năm 1740 thông qua công ty
8
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
Đông Ấn của đại úy Goff, nhưng những cây được trồng lưu giữ ở Vườn bách
thảo Hoàng gia (Kew- tây nam London, Anh) đã không sống được (Sealy,
1958). Không lâu sau đó, vào năm 1768 nhà tự nhiên học John Ellis và một

lái buôn người Anh đã du nhập và trồng thành công cây chè ở châu Âu
(Aiton, 1789; Booth, 1830); từ đây, cây chè được du nhập vào các nước châu
Phi vào cuối thế kỷ 19. Ngày nay, cây chè đã được trồng ở hơn 52 quốc gia
trên toàn thế [47].
1.1.3. Phân loại thực vật và đặc đi
ểm hình thái của cây chè
Carl Linnaeus (1707-1778)- nhà động-thực vật học người Thụy Điển- là
người đầu tiên xây dựng hệ thống phân loại thực vật trong đó có cây chè.
Trong cuốn sách “Các loài thực vật” (The Species of Plant) xuất bản năm
1753, Carl Linnaeus đã đề xuất chi Camellia thay cho Thea như trước đây để
tưởng nhớ những đóng góp của Georg Kamel (tên Latin là Camellia ) đối với
ngành thực vật học (Georg Kamel (?-1708) là một thầy tu dòng Jesuit ngườ
i
Czech đã có nhiều khám phá về thực vật trong thời gian truyền giáo ở các
nước châu Á như Philippin, Trung Quốc ). Cũng trong cuốn sách này, Carl
Linnaeus đã mô tả hai loài trong chi Camellia là cây chè Camellia sinensis
(sinensis trong tiếng Latin có nghĩa là Trung Quốc- lúc đó được cho quê
hương của cây chè) và cây chè (hoa) Camellia japonica. Đến năm 1958, trong
cuốn chuyên khảo “A Revision of the Genus Camellia”, J. Robert Sealy đã hệ
thống lại và định danh cho các loại thực vật liên quan tới chi Camellia đã
được nhận dạng vào lúc đó. Ông phân chia chi Camellia ra 12 nhóm và mô tả

đặc điểm hình thái của 87 loài [56]. Ngày nay, các nhà khoa học thừa nhận
Camellia C. L. là một chi trong hệ thống phân loại thực vật và tên khoa học
chính thức của cây chè là Camellia sinensis (L.) O. Kuntze (để tưởng nhớ nhà
thực vật học người Đức Otto Carl Ernst Kuntze, 1843-1907) [16].
9
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
Trong chi chè Camellia có đến hơn 100 loài khác nhau [80, 81], bao gồm

những loài tự nhiên và lai tạo. Một số loài trong đó có giá trị dược liệu được
sử dụng làm thuốc hoặc mỹ phẩm (Camellia kissii), làm cây cảnh trang trí
(Camellia japonica, các loài hoa Trà, hoa hải đường Camellia amplexicaulis
ở Việt Nam) hoặc là nguồn tách chiết tinh dầu (Camellia assimilis). Chỉ có
duy nhất loài Camellia sinensis (L.) O. Kuntze (cây chè) là được sử dụng
trong sản xuất và chế biến các loại chè làm đồ uống.
Do có quá trình phân tán lâu dài giữa các vùng
địa lý khác nhau cùng với
những tác động của con người (lai tạo, chọn lọc) nên cây chè có sự đa dạng cả
về hình thái và đặc điểm di truyền. Vì vậy mà hệ thống phân loại các giống
chè còn nhiều điểm chưa được thống nhất. Các giống chè ở Việt Nam được
khảo sát và phân loại từ khá sớm (những năm 30 của thế kỷ 20). Theo
Nguyễn Ngọc Kính (1979), Deuss và Du Pasquire (trước đó là Cohen Stuart,
1919) dự
a trên đặc điểm hình thái đã phân chia các giống chè (chủ yếu khảo
sát ở Việt Nam, Trung Quốc) thành bốn thứ, bao gồm: [2, 6, 78]:
• Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var. macrophylla)
• Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var. bohea)
• Chè Shan (Camellia sinensis var. Shan)
• Chè Ấn Độ (Assam) (Camellia sinensis var. assamica)

10
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội


Hình 1.2: Phân bố tự nhiên các thứ chè theo Stuart (A) và Barua (B)
11
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội

Hệ thống phân loại này phân chia các giống chè theo vùng địa lý rất rõ
ràng (hình 1.2). Tuy nhiên về sau, khi bản chất di truyền pha trộn của cây chè
được nghiên cứu kỹ hơn thì hai thứ chè Trung Quốc lá to và chè Shan được
cho là dạng lai giữa hai thứ chè Trung Quốc và Assam. Đặc điểm hình thái
của chè Trung Quốc lá to (giống với thứ chè Trung Quốc lá nhỏ) và chè Shan
(giống với thứ chè Assam) có thể là do sự pha trộn vật chất di truyền không
cân bằng tại các vùng địa lý mà chè Trung Quốc lá nhỏ chiế
m ưu thế (nam
Trung Quốc) hoặc chè Assam chiếm ưu thế (Đông Nam Á).
Hệ thống phân loại các thứ chè theo Stuart hiện nay vẫn được áp dụng
rộng rãi ở Việt Nam. Tuy nhiên, trên thế giới cách phân loại này ít được sử
dụng. Một số cơ sở dữ liệu về phân loại thực vật chỉ công nhận chè Trung
Quốc và Assam là hai thứ chè thuộc loài chè Camellia sinensis (L.) O.
Kuntze. Các thứ chè khác tuy được liệt kê nhưng không được công nhận
chính thức. Theo cơ sở dữ liệu ITIS (Integrated Taxonomic Information
System), cây chè được phân loại như sau [12]:
Giới thực vật – Plantae
Ngành hạt kín – Magnoliophyta
Lớp hai lá mầm – Magnoliopsida
Bộ chè - Theales
Họ chè – Theaceae
Chi chè – Camellia
Loài chè – Camellia sinensis (L.) O.Kuntze
Thứ/giống - Camellia sinensis var. assamica
Camellia sinensis var. sinensis
12
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
Như vậy, theo cơ sở dữ liệu này, cây chè có hai thứ chính có tên khoa học đã
được công nhận là thứ chè Assam- Camellia sinensis var. assamica (Masters)

Kitam và thứ chè Trung Quốc- Camellia sinensis var. sinensis (L.) Kuntze
[12, 80]. Hai giống chè này được phân biệt với nhau bởi đặc điểm hình thái
bên ngoài rất dễ nhận biết: Giống chè Assam có nguồn gốc từ Assam- Ấn Độ
có lá to, trong khi đó giống chè Trung Quốc có lá nhỏ.
Barua (1963) đã tổng hợp những đặc điểm hình thái củ
a các giống chè
(đặc biệt là thân và lá) để thiết lập hệ phân loại chè mới gồm ba thứ: ngoài các
thứ chè Assam và chè Trung Quốc còn có thứ chè Cambod [47]. Những đặc
điểm hình thái chính của ba thứ chè được Barua mô tả như sau:
Thứ chè Trung Quốc (C. sinensis var. sinensis): có thân dạng bụi (cao
1-3m), có nhiều thân nhỏ phát sinh từ một gốc. Lá chè khá nhỏ, mỏng và dai;
có những khí khổng tạo thành vùng hõm trên phiến lá. Cuống lá ngắn và mập
giúp cho lá có tư thế thẳng đứ
ng và thường mọc thành cụm có từ 3 đến 7 lá
(hình 1.3). Hoa chè thứ Trung Quốc
thường là hoa đơn hoặc theo cặp mọc
từ nách lá có cuống dài 6-10mm với 2-
3 cặp lá bắc đối xứng nhau. Hoa có 7-8
cánh hình chén, các cánh hoa dài 1,5-2
cm và có hình dạng thay đổi từ oval
rộng đến hình cầu với 3-5 vòi nhụy.
Quả nang có 1, 2 hoặc 3 ngăn mang 1-
3 hạt hình cầu với đường kính khoảng
10-15 mm. Camellia sinensis var.
sinensis có nguồn gốc từ vùng đông
nam Trung Quốc, là loại được tìm ra và
Hình 1.3: Cây chè Trung Quốc
(C.sinensis var. sinensis)

13

Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
đưa vào canh tác sớm nhất. Các giống chè Trung Quốc là nguyên liệu chủ yếu
để chế biến chè xanh.
Thứ chè Assam (C. sinensis
var. assamica): Cây cao từ 10 đến 15
m với hệ thân đẻ nhánh mạnh. Lá
tương đối lớn và mỏng, bề mặt bóng
với chóp lá biến đổi từ dạng tù đến
nhọn. Lá có hệ gân mép nổi rõ và bản
lá có hình elip rộng. Lá chè giống
Assam thường dài 8-20 cm và rộng
3,5-7,5 cm. Hoa thường mọc đơn lẻ
hoặc theo c
ặp có 3 lá bắc con màu
xanh. Hoa có nhiều nhị, 5-6 lá đài bền
với 7-8 cánh hoa màu trắng (hình 1.4).
Camellia sinensis var. assamica là thứ
chè bản địa vùng Assam-Ấn Độ được
tìm ra vào thế kỷ 19. Các giống chè
Assam được sử dụng chế biến chè đen.
Thứ chè Cambod (C. sinensis
var. assamica sub sp. lasiocalyx):
Thân cây đứng thẳng cao 6-10 m, ít
phân nhánh, các cành thường phát triển
ngang. Lá mọc thẳng đứng có màu biến
thiên từ xanh nhạt đến vàng đồng hay
đỏ phớt hồng, mặ
t lá bóng. Kích thước
lá trung gian giữa thứ chè Trung Quốc

Hình 1.4: Cây chè Assam
(C.sinensis var. assamica)

Hình 1.5: Cây chè Cambod
(C.sinensis var. assamica sub sp.
lasiocalyx)
14
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
và thứ chè Assam (hình 1.5). Hoa khá giống với chè Assam, có 4 hoặc nhiều
hơn lá bắc, có 3-4 noãn với 5 ngăn và 3-5 vòi nhụy. Các giống Cambod phổ
biến ở khu vực Ấn Độ và Indonesia.
Hệ thống phân loại chè của Barua được nhiều nhà khoa học ủng hộ và sử
dụng rộng rãi trong các công trình nghiên cứu chè trên thế giới.
Ngày nay, số lượng các loài thuộc chi chè Camellia nói chung và các
giống thuộc loài chè Camellia sinensis (L.) O. Kuntze nói riêng được các nhà
khoa học công bố đã tăng lên rất nhiều, khoả
ng 267 giống [56]. Ngoài một số
loài hoang dại mới được tìm thấy ở các khu vực nguyên sản của chi Camellia
[48] thì hầu hết các giống mới là các giống được lai tạo phục vụ nhu cầu làm
cảnh (các giống làm hoa cây cảnh như Camellia japonica var.) và nâng cao
năng suất ngành sản xuất chè.
1.1.4. Đặc điểm di truyền của cây chè Camellia sinensis (L.) O.
Kuntze
Mặc dù là loại cây trồng quan trọng ở nhiều nước trên thế giới nh
ưng
cho đến nay, vẫn chưa có nhiều thông tin về bộ gen của cây chè [63]. Những
nghiên cứu từ trước đến nay đã cho kết quả rất khác nhau. Năm 2001, nghiên
cứu của Hanson cho thấy kích thước bộ gen 4C DNA của cây chè Camellia
sinensis khoảng 15,61±1,06 pg. Do 1C DNA tương đương với 3824 Mbp và

1pg= 980Mbp nên kích thước bộ gen chè theo kết quả của Hanson vào
khoảng 15.298 Mbp [47]. Tuy nhiên gần đây, nghiên cứu của Tanaka và
Taniguchi (năm 2007) trên các giống chè Nhật Bản lại cho thấy kích thước bộ
gen của cây chè được ước tính khoảng 4 Gbase [63]. Nghiên cứu tế bào học
các giống chè của Kondo (1979) đã xác định cây chè là loài thực vật lưỡng
bội (2n=30, số nhiễm sắc thể cơ sở là 15) và kiểu nhân (karotype) biến đổi
15
Luậnvănthạcsỹcôngnghệsinhhọc
Trần Đức Trung – Cao học CNSH khóa 2007-2009, ĐH Bách khoa Hà Nội
khác nhau giữa các giống chè [36] (hình 1.6); điều này đã khẳng định lại kết
quả nghiên cứu của Bezbaruah (1971) với các giống chè Ấn Độ [47].

Hình 1.6: Tiêu bản nhiễm sắc thể ở kỳ giữa của cây chè
(C.sinensis var. sinensis).
Kiểu nhân 1: 2n=30=18m=12sm
Kiểu nhân 2: 2n=30=21m+6sm+2sm
sat
+1
st

Kiểu nhân 3: 2n=30=21m+2m
sat
+5sm+2sm
sat

Kiểu nhân 4: 2n=30=20m+10sm
Kiểu nhân 5: 2n=30=18m+2m
sat
+6sm+1sm
sat

+2st+1st
sat

Kiểu nhân 6: 2n=30=18m+8sm+4sm
sat

(m= metacentric- tâm cân, sm= submetacentric- tâm lệch, st= subtelocentric-
tâm cận mút, t= telocentric- tâm mút) [36]

Nói chung, các nhiễm sắc thể của chè có kích thước nhỏ và có xu hướng
kết lại với nhau thành khối. Giá trị r (tỷ lệ chiều dài giữa cánh dài và cánh
ngắn của nhiễm sắc thể) của 15 cặp nhiễm sắc thể trong khoảng 1,00 đến