Nghiên cứu xây dựng quy trình tái sinh và chuyển gen sử dụng Agrobacterium Tumefaciens cho đối tượng cây bạch đàn urô (Eucalyptus Urophylla)

i



VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT





LÊ THỊ MẬN




NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH TÁI SINH VÀ
CHUYỂN GEN SỬ DỤNG AGROBACTERIUM TUMEFACIENS CHO
ĐỐI TƢỢNG CÂY BẠCH ĐÀN URÔ (EUCALYPTUS UROPHYLLA)





L
L
U
U
Ậ
Ậ

N
N


V
V
Ă
Ă
N
N


T
T
H
H
Ạ
Ạ
C
C


S
S
Ĩ
Ĩ


K
K

H
H
O
O
A
A


H
H
Ọ
Ọ
C
C










HÀ NỘI, 2013


ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Chu Hoàng Hà - Phòng Công
nghệ tế bào thực vật - Viện công nghệ sinh học đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Bùi Văn Thắng - Viện Công
nghệ sinh học lâm nghiệp - Trường đại học Lâm nghiệp đã tạo mọi điều kiện, chỉ
bảo và hướng dẫn tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới GS. TS. Lê Trần Bình, TS. Lê Văn
Sơn, TS. Phạm Bích Ngọc cùng toàn thể các cán bộ, chuyên viên nghiên cứu trong
phòng Công nghệ tế bào thực vật - Viện Công nghệ sinh học đã tạo điều kiện và
đóng góp những ý kiến quý báu cho tôi trong thời gian thực tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Phạm Thị Đỗ Loan - Viện Sinh
thái & Tài nguyên sinh vật đã tạo mọi điều kiện và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình học tập, thực hiện luận văn này.
Cùng với lòng biết ơn sâu sắc gửi tới gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động
viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Đề tài luận văn được thực hiện từ nguồn kinh phí của đề tài cấp Nhà nước
“Nghiên cứu tạo giống bạch đàn Urô (Eucalyptus urophylla) sinh trưởng nhanh bằng
công nghệ chuyển gen” do ThS. Bùi Văn Thắng làm chủ nhiệm, thuộc Chương trình
trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp
và phát triển nông thôn đến năm 2020. Xin trân trọng cảm ơn.
Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2013

Học viên



Lê Thị Mận

iii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
Đặt vấn đề 1
Mục tiêu 2
Ý nghĩa của đề tài 2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Tổng quan về bạch đàn nói chung và bạch đàn Urô nói riêng 4
1.2. Tình hình trồng và năng suất bạch đàn Urô ở Việt Nam 6
1.2.1. Tình hình phát triển diện tích trồng bạch đàn Urô ở Việt Nam 6
1.2.1. Năng suất của cây bạch đàn Urô ở Việt Nam 8
1.3. Các hướng cải thiện giống bạch đàn bằng ứng dụng Công nghệ sinh học 10
1.3.1. Nhân giống vô tính in vitro cây bạch đàn 10
1.3.2. Nghiên cứu phát triển và sử dụng các chỉ thị phân tử trong chọn tạo và lai giống 11
1.3.3. Nghiên cứu tạo giống bạch đàn chuyển gen 12
1.4. Gen GA20 trong chu trình sinh tổng hợp gibberellin và ứng dụng trong cải tiến
giống cây trồng sinh trưởng nhanh 18
1.4.1. Vai trò của gibberellin trong đời sống thực vật 18

1.4.2. Sinh tổng hợp gibberellin và vai trò của gen GA20 trong sự sinh tổng hợp gibberellin 19
1.4.3. Ứng dụng của chuyển gen GA20 trong việc cải tiến giống cây trồng sinh trưởng nhanh 23
Chƣơng 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. Vật liệu nghiên cứu 24
2.1.1. Vật liệu thực vật 24
2.1.2. Vật liệu di truyền và các chủng vi khuẩn 24
2.2. Nội dung nghiên cứu 24
2.3. Phương pháp nghiên cứu 25
2.3.1. Nuôi cấy mô 25
2.3.2. Chuyển gen vào cây bạch đàn Urô thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens 27
2.3.3. Phân tích thể nhận gen, mô sẹo, chồi và cây chuyển gen bằng phương pháp hóa sinh 29
2.3.4. Phân tích cây chuyển gen bằng phương pháp phân tử 29
2.3.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm 31
2.3.6. Các chỉ tiêu theo dõi 31
2.3.7. Xử lý số liệu 32

iv


Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Xây dựng quy trình tái sinh cây bạch đàn Urô thông qua mô sẹo 33
3.1.1. Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng tạo mô sẹo 33
3.1.2. Ảnh hưởng của BAP, NAA và Kinetin đến khả năng tạo chồi từ mô sẹo 36
3.1.3. Ảnh hưởng của NAA và IBA đến khả năng ra rễ 39
3.2. Xây dựng quy trình chuyển gen vào cây bạch đàn Urô thông qua Agrobacterium tumefaciens 43
3.2.1. Xác định ngưỡng nồng độ chất chọn lọc kanamycin 43
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tiền nuôi cấy tới khả năng biến nạp gen 47
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nhiễm khuẩn tới khả năng biến nạp gen 49
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy tới khả năng biến nạp gen 51
3.2.5. Ảnh hưởng của chủng Agrobacterium tumefaciens đến khả năng biến nạp gen 53

3.2.6. Ảnh hưởng của nguồn mẫu tới khả năng biến nạp gen 54
3.3. Chuyển gen GA20 vào cây bạch đàn Urô thông qua Agrobacterium tumefaciens 59
3.3.1. Đánh giá khả năng tái sinh chồi sau chuyển gen 59
3.3.2. Đánh giá khả năng ra rễ và kiểm tra PCR cho chồi sau chuyển gen 61
Chƣơng 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64
4.1. Kết luận 64
4.2. Kiến nghị 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65
PHỤ LỤC 72














v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AS
:

Acetosyringone
BAP
:
6 - Benzylaminopurine
cs
:
Cộng sự
ĐC
:
Đối chứng
GA
:
Gibberellin
GA20
:
Gen mã hóa cho enzym GA20 - oxidase
gus
:
Gen mã hóa cho enzym β - glucuronidase
IAA
:
Indole - 3 acetic acid
IBA
:
Indole - 3 butyric acid
Km
:
Kanamycin
MS
:

Murashige và Skoog (1962)
NAA
:
- naphthaleneacetic acid
ND
:
Nước dừa
TNC
:
Tiền nuôi cấy















vi


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Danh sách các nghiên cứu về chuyển gen trên đối tượng Eucalyptus 14
Bảng 2.1. Thành phần môi trường nuôi cấy vi khuẩn A. tumefaciens 28
Bảng 2.2: Thành phần dung dịch đệm tách chiết 30
Bảng 2.3. Thành phần phản ứng nhân gen GA20 31
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của BAP và NAA đến khả năng tạo mô sẹo 35
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của BAP, NAA và Kinetin 37
Hình 3.2. Chồi tái sinh từ mô sẹo trên môi trường C1 38
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của NAA và IBA tới hiệu quả ra rễ 40
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của kanamycin tới khả năng sống của thân mầm 44
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của kanacycin đến khả năng ra rễ 46
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tiền nuôi cấy đến khả năng biến nạp gen 48
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian nhiễm khuẩn đến khả năng biến nạp gen 50
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy đến khả năng biến nạp gen 52
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của chủng A. tumefaciens đến khả năng biến nạp gen 54
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nguồn mẫu đến hiệu quả chuyển gen 55
Bảng 3.11. Khả năng tái sinh của mẫu chuyển gen 60
Bảng 3.12. Kết quả kiểm tra khả năng ra rễ của chồi sau chuyển gen 62

vii


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Rừng bạch đàn Urô tại Brazil 5
Hình 1.2. Con đường sinh tổng hợp GA và vị trí hoạt động của enzym 21
Hình 2.1. Vectơ pBI121 24
Hình 3.1. Hình thái các loại mô sẹo 36
Hình 3.2. Chồi tái sinh từ mô sẹo trên môi trường C1 38
Hình 3.3. Chồi tái sinh trên các công thức môi trường sau 4 tuần nuôi cấy 38
Hình 3.4. Chồi tái sinh từ mô sẹo trên môi trường C1 và trên môi trường C4 sau 4 tuần nuôi cấy 39
Hình 3.5. Chồi ra rễ trên các môi trường sau 4 tuần nuôi cấy 41
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ kanamycin đến sức sống 46
Hình 3.7. Biểu hiện gen gus trên các mẫu thí nghiệm 57
Hình 3.8. Chồi chuyển gen gus tái sinh 57
Hình 3.9. Chồi chuyển gen GA20 tái sinh trên môi trường chứa Km 150 mg/l 61
Hình 3.10. Cây chuyển gen GA20 trên môi trường ra rễ 62
Hình 3.11. Cây chuyển gen được trồng ngoài nhà lưới 63
Hình 3.12. Kết quả kiểm tra sự có mặt của gen GA20 63

1


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Bạch đàn Urô (Eucalyptus urophylla) là một trong những loài bạch đàn chính
được trồng chủ yếu ở Việt Nam. Đây cũng là loài cây chủ lực trong dự án trồng mới 5
triệu hecta rừng đã được triển khai trong cả nước giai đoạn 1998 - 2010. Các nghiên
cứu về tỷ trọng gỗ, hàm lượng xenlulozơ, chiều dài sợi gỗ, đã được thực hiện, kết
quả thu được cho thấy các tính trạng sinh trưởng và chất lượng gỗ ảnh hưởng lớn đến
hiệu suất bột giấy cho ngành công nghiệp giấy. Các đánh giá về sinh trưởng của bạch
đàn Urô tại Việt Nam cũng cho thấy tỷ lệ sinh trưởng của bạch đàn Urô tại Việt Nam
chậm hơn so với các nước khác như Trung Quốc, Brazil. Vì vậy, các chương trình
chọn giống bạch đàn ở Việt Nam tập trung chủ yếu vào tăng khả năng sinh trưởng,
cải thiện chất lượng gỗ và tăng sức chống chịu với điều kiện môi trường bất lợi.
Hiện nay, diện tích rừng tự nhiên ngày càng bị thu hẹp do nạn khai thác bừa
bãi, đất đai bị hoang hóa và tác động tiêu cực gây ra bởi biến đổi khí hậu. Trong khi
nhu cầu nguyên liệu cho ngành chế biến gỗ và công nghệ bột giấy đang dần gia tăng
và tương lai có thể thiếu hụt trầm trọng nếu không có những giải pháp cụ thể và tích
cực. Do đó, vấn đề cải thiện giống cây trồng lấy gỗ phục vụ ngành chế biến gỗ và
công nghệ bột giấy đang là vấn đề cấp bách.
Công nghệ gen là một giải pháp quan trọng và rất hữu hiệu trong trường hợp
này. Thông qua việc sử dụng các kĩ thuật trong công nghệ gen cho phép tạo ra
những giống cây trồng mới; đột phá về năng suất, chất lượng cũng như khả năng
chống chịu. Không những thế cây trồng tạo ra từ công nghệ gen có nhiều đặc tính
ưu việt mà cây trồng hoang dại ban đầu không có được.
Để chuyển thành công các gen có giá trị vào cây bạch đàn Urô cần phải có
một quy trình tái sinh cây hiệu quả cao từ mô sẹo thông qua tạo đa chồi trực tiếp
hoặc tạo phôi soma. Quy trình tái sinh cây một số loài bạch đàn phục vụ chuyển gen

đã được các nhà khoa học đầu tư nghiên cứu: Bandyopadhyay và cs (1999) tiến
hành tái sinh thành công hai loài bạch đàn E. nitens và E. globules từ vật liệu mảnh
cấy của cây mầm [26]; Cid và cs (1999) đã tiến hành tái sinh loài bạch đàn lai E.
grandis x E. urophylla từ vật liệu cuống lá cây mầm [36]; nghiên cứu tái sinh loài
bạch đàn E. tereticornis thông qua phôi soma cũng đã được Parakash và cs (2005)

2


công bố. Dibax và cs (2010) tái sinh loài bạch đàn E. cammaldulensis; Huang và cs
(2010) đã xây dựng thành công quy trình tái sinh cho loài bạch đàn E. urophylla từ
đỉnh thân mầm [41], [52]. Cho đến nay, nhiều loài bạch đàn đã được nghiên cứu tái
sinh thành công thông qua tạo đa chồi hoặc phôi soma từ các vật liệu là mảnh lá,
thân cây mầm. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu thu được cho thấy ở mỗi loài
bạch đàn, thậm chí ở các dòng trong cùng một loài thì khả năng tái sinh là rất khác
nhau (Ho và cs, 1998; Dibax và cs, 2005; Gonzales và cs, 2002; Tournier và cs,
2003) [40], [84].
Trên cơ sở các quy trình tái sinh được xây dựng, một số quy trình chuyển gen
vào nhiều loài bạch đàn đã được các nhà khoa học thực hiện thành công bằng việc
chuyển các gen chỉ thị, gen chọn lọc và đang áp dụng hiệu quả để chuyển các gen có
giá trị. Tetsukawazu và cs (2003) đã được cấp bằng sáng chế về quy trình chuyển gen
gus vào loài bạch đàn E. camaldulensis, E. globulus, E. grandis, E. grandis x E.
urophylla và E. urophylla từ các mẫu cấy sinh dưỡng lấy từ cây bạch đàn trưởng
thành; Cheng và cs (2006) cũng đã được cấp bằng sáng chế về quy trình chuyển gen
và chọn lọc cây chuyển gen cho loài bạch đàn E. urophylla. Các kết quả nghiên cứu
cho thấy khi sử dụng các loài bạch đàn, dòng bạch đàn khác nhau thì cho hiệu suất
chuyển gen khác nhau. Do vậy để chuyển gen hiệu quả vào từng loài bạch đàn và
từng dòng bạch đàn cụ thể cần có một quy trình thích hợp.
Xuất phát từ cơ sở trên tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình
tái sinh và chuyển gen sử dụng Agrobacterium tumefaciens cho đối tượng cây bạch

đàn Urô (Eucalyptus urophylla)” nhằm cung cấp cơ sở cho việc tạo giống bạch đàn
Urô biến đổi gen sinh trưởng nhanh.
Mục tiêu
- Xây dựng được quy trình tái sinh cây bạch đàn Urô thông qua mô sẹo.
- Xây dựng được quy trình chuyển gen vào cây bạch đàn Urô thông qua vi
khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
- Tạo được cây bạch đàn Urô chuyển gen mang gen GA20.
Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học có
giá trị về khả năng tạo cây bạch đàn Urô biến đổi gen, sinh trưởng nhanh ở Việt Nam.

3


Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo cho việc giảng dạy về phương pháp
chuyển gen gián tiếp ở bạch đàn.
Ý nghĩa thực tiễn: Xây dựng thành công quy trình chuyển gen ở bạch đàn thông
qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens sẽ làm cơ sở cho việc tạo giống bạch đàn
biến đổi gen sinh trưởng nhanh.

4


Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về bạch đàn nói chung và bạch đàn Urô nói riêng
Bạch đàn (Eucalyptus) là một chi thực vật thuộc họ Sim (Myrtaceae), bộ Sim
(Myrtaces), phân lớp Hoa hồng (Rosidae), lớp hai lá mầm (Dicotyledone). Tên bạch
đàn Eucalyptus lần đầu tiên được nhà thực vật học người Pháp Charles Louis
L’Heritier de Brutelle đặt cho vào năm 1788. Từ đó đến nay đã có tới 600 loài và
biến chủng đã được mô tả và đặt tên, gần đây 500 loài đã được chấp nhận chính thức.
Theo Boland và cs (1987), Eldridge và cs (1993) chi bạch đàn được chia làm 8 chi
phụ. Trong đó, chi phụ Symphyomyrtus có nhiều loài được sử dụng vào trồng rừng
đại trà như: E. camaldulensis, E. urophylla, E. tereticornis, E. grandis… Bạch đàn có
xuất xứ từ Ôxtrâylia và chỉ có 2 loài bạch đàn phân bố ngoài Ôxtrâylia là loài E.
deglupta Blume và E. urophylla S.T. Blake. Cho đến nay, bạch đàn đã được gây
trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia vùng nhiệt đới, ôn
đới, như: Brazil, Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam, (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2000).
Bạch đàn là loài cây thân gỗ lâu năm, mọc nhanh, cây trồng 5 - 6 năm tuổi

thường có chiều cao trên 7 m và đường kính thân khoảng 9 - 10 cm. cây bạch đàn có
cơ chế tự bảo vệ nhờ một cơ quan dưới mặt đất được gọi là “củ gỗ” và cơ chế phát
triển nhanh nhờ chồi bất định và búp phụ, do đó cây có khả năng thích nghi cao với
nhiều loại lập địa và khí hậu.
Gỗ bạch đàn được coi là nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho ngành công
nghiệp sản xuất giấy vì gỗ bạch đàn có thành phần hóa học và cấu tạo sợi rất thích
hợp cho sản xuất bột giấy. Mỗi năm trên thế giới có hàng triệu tấn bột giấy được
sản xuất từ gỗ bạch đàn. Bên cạch đó, gỗ bạch đàn còn được sử dụng làm đồ mộc,
sản phẩm thủ công mỹ nghệ, sản xuất ván dăm, ván sợi xuất khẩu, gỗ xây dựng, cột
chống [19],… Ngoài ra, lá của một số loài bạch đàn còn được sử dụng để tách chiết
tinh dầu, tanin và chế biến dược phẩm.
Trên thế giới, bạch đàn đang là cây trồng rừng sản xuất chính với diện tích ngày
càng được mở rộng. Theo số liệu công bố vào năm 1993 rừng trồng bạch đàn năm
1990 đã đạt khoảng 10 triệu hecta tại 3 châu lớn là châu Phi, châu Mỹ và châu Á và
Thái Bình Dương, chiếm tới 23% tổng diện tích rừng trồng. Brazil là nước có diện tích

5


rừng trồng bạch đàn lớn nhất thế giới, năm 1993 ước tính có khoảng 3 triệu hecta
(Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2000). Ở Việt Nam, cây bạch đàn được người Pháp đưa vào
gây trồng từ trước năm 1945, song việc gây trồng bạch đàn trên quy mô lớn mới chỉ
được bắt đầu từ năm 1960 (Bùi Thị Huế, 1996). Trong một thời gian ngắn, cây bạch
đàn đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một trong số các loài cây lâm nghiệp trồng
rừng quan trọng của nước ta hiện nay.
Thực tế trồng rừng ở Việt Nam cho thấy, hầu hết các vùng được quy hoạch để
trồng rừng là các vùng đất trống bạc màu và đồi trọc nghèo dinh dưỡng vì vậy mà năng
suất cây trồng giảm mạnh do cây sinh trưởng chậm kéo dài luân kỳ khai thác. Do đó,
hiện nay việc nghiên cứu cải thiện giống cây lâm nghiệp với đặc tính sinh trưởng
nhanh trên các nền đất bạc màu rất được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn chú

trọng. Việc nghiên cứu chọn tạo được giống bạch đàn sinh trưởng nhanh trên các vùng
đất nghèo dinh dưỡng sẽ quyết định đến việc nâng cao được năng suất rừng trồng bạch
đàn, mang lại giá trị kinh tế ổn định và bền vững cho người dân trồng rừng.
Giống bạch đàn Urô (Eucalyptus urophylla)
Bạch đàn Urô (E. urophylla) có nguyên sản ở Indonesia (tập trung ở một số đảo là
Flores, Adona, Pantar và Timor), phân bố từ 7
0
30 - 10
0
vĩ Nam và 122
0
- 127
0
kinh Đông
trên các dốc núi và trong các thung lũng, trên các loại đất bazan, diệp thạch và phiến thạch,
đôi khi mọc ở núi đá vôi. Bạch đàn Urô phân bố ở độ cao 300 - 2960 m so với mặt nước
biển. Nơi nguyên sản, bạch đàn Urô có thể cao 25 - 45 m, cá biệt có thể cao 55 m, đường
kính đạt từ 1 - 2 m (Turnbull & Brooker, 1978; Eldridge và cs, 1993; Davidson, 1998).

Hình 1.1. Rừng bạch đàn Urô tại Brazil
Nguồn:

6


Lần đầu tiên bạch đàn Urô có mặt ở Việt Nam trong chương trình khảo
nghiệm loài và xuất xứ bạch đàn năm 1979 tại vùng nguyên liệu giấy trung tâm Bắc
Bộ. Các vườn giống cây trồng bằng hạt (Seedling Seed Orchard - SSO) của loài
hiện đã được xây dựng tại địa bàn các tỉnh Phú Thọ và Hà Tây cũ. Theo thông tin từ
Xí nghiệp giống Lâm nghiệp vùng trung tâm Bắc Bộ và Đồng bằng sông Hồng thì

hạt giống bạch đàn Urô thu tại rừng giống chuyển hoá xã Trạm Thản, Phù Ninh,
Phú Thọ là nguồn cung cấp hạt giống chính cho việc trồng rừng bạch đàn ở các tỉnh
Bắc Bộ và đáp ứng một phần nguyên liệu cho nhà máy giấy Bãi Bằng.
Cho đến nay, ở Việt Nam, loài bạch đàn Urô đã có 3 xuất xứ (Lembata cho
vùng Bắc Trung Bộ, Lewotobi và Egon cho các tỉnh miền Bắc và Tây Nguyên) và 6
dòng vô tính được công nhận là giống tiến bộ kỹ thuật: PN2, PN14, PN10, PN46,
PN47, PN3d (Lê Đình Khả và cs, 2006) [12].
Bạch đàn Urô được đánh giá là loài có dáng thân rất đẹp, chất lượng gỗ tốt.
Tại nơi nguyên sản, gỗ bạch đàn Urô được sử dụng với rất nhiều mục đích như: Gỗ
xây dựng, làm đồ dùng trong gia đình, gỗ trụ mỏ, Tuy nhiên, cho đến nay bạch
đàn Urô vẫn được xem như là nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất giấy trên
thế giới và Việt Nam.
1.2. Tình hình trồng và năng suất bạch đàn Urô ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình phát triển diện tích trồng bạch đàn Urô ở Việt Nam
Bạch đàn được nhập vào Việt Nam từ những năm 1930, tuy nhiên đến đầu
những năm 1960 mới được phát triển mở rộng và sau đó được xem như là một trong
những loài cây chủ lực để phủ xanh đất trống đồi trọc và trồng cây phân tán. Bạch đàn
Urô sinh trưởng tốt trên các lập địa có tầng đất sâu ở miền Bắc và miền Trung, cũng
như tại các vùng thấp của cao nguyên Việt Nam. Gỗ bạch đàn Urô được dùng làm
nguyên liệu giấy (hiệu suất bột giấy 49,5%), ván dăm, ván sợi ép, trụ mỏ, gỗ lớn được
dùng trong xây dựng, đóng đồ mộc và gỗ nhỏ dùng làm gỗ củi. Tính đến tháng 12 năm
1999, cả nước đã trồng được 349.043 hecta rừng bạch đàn. Trong đó rừng trồng bạch
đàn thuần loài là 249.324 hecta và rừng trồng hỗn giao với các loài cây khác là 69.719
hecta. Ở vùng Đông Bắc có diện tích trồng bạch đàn lớn nhất (88.341 hecta), tiếp theo
là duyên hải Nam Trung Bộ (77.538 hecta), Bắc Trung Bộ (69.910 hecta), đồng bằng
sông Cửu Long (58.643 hecta), ít nhất là ở vùng Tây Nguyên (10.556 hecta). Theo số

7

liệu thống kê của Ban chỉ đạo kiểm kê rừng Trung ương (2001), thì diện tích trồng các
loài bạch đàn hiện nay lớn nhất so với các loài cây khác, đạt 349.043 hecta và chiếm
24.03% so với tổng diện tích rừng trồng của cả nước (1.452.470 hecta).
Vào những năm 1970, diện tích rừng trồng bạch đàn mới chỉ chiếm khoảng
10% so với tổng diện tích rừng trồng của toàn quốc. Giai đoạn 1986 – 1992 diện
tích rừng trồng bạch đàn cũng chỉ chiếm khoảng 11,75%. Nhưng đến hết năm 1999,
diện tích rừng trồng bạch đàn đã tăng lên 24,03%. Từ năm 2000 đến tháng 9 năm
2003 cho thấy diện tích trồng bạch đàn tăng khá nhanh. Ở Công ty lâm nghiệp Đông
Bắc đã trồng được 4.400 hecta, chủ yếu là bạch đàn Urô. Thực hiện dự án 661 từ
1999 đến 2003, tỉnh Phú Thọ đã trồng được 6.900 hecta, trong đó phần lớn diện tích
là bạch đàn Urô và một số loài keo. Lâm trường song Hậu (Cần Thơ) đã trồng được
5 triệu cây bạch đàn (Eucalyptus - W5) phân tán trên các bờ kênh, tương đương với
trên 3000 hecta (mật độ trồng quy đổi là 1.660 cây/hecta).
Số liệu thống kê của FAO cho thấy: Năm 1993 tổng diện tích rừng trồng
bạch đàn của Việt Nam và khoảng 245.000 hecta, xếp thứ 3 ở châu Á chỉ đứng sau
Ấn Độ (4.800.000 hecta), Trung Quốc (670.000 hecta) (FAO, 1996) [44].
Theo số liệu thống kê, năm 2002 tổng diện tích rừng trồng bạch đàn của Việt
Nam là 348.000 ha chiếm khoảng 30% tổng diện tích rừng trồng, trong đó diện tích
rừng trồng loài bạch đàn Urô và bạch đàn lai Urô tính đến cuối năm 2001 là 200.000 ha
tại các tỉnh Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Yên Bái, Thái Nguyên và Quảng Ninh (Bộ
NN&PTNT, 2002) [3].
Cây bạch đàn Urô được xếp vào danh mục các loài cây chủ yếu cho trồng rừng
sản xuất theo 9 vùng sinh thái lâm nghiệp của Việt Nam (Theo Quyết định số
16/2005/QĐ-BNN ngày 15/3/2005 của Bộ trưởng Bộ NN&PTNT). Trong những năm
gần đây, nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là các vùng có điều kiện sinh thái phù hợp,
trồng rừng bạch đàn đã mang lại thu nhập cao cho người dân. Cây bạch đàn đã và đang
phát triển mạnh mẽ và trở thành một trong số các cây trồng rừng sản xuất chính của
nước ta hiện nay.
Như vậy, có thể thấy rừng trồng bạch đàn đã chiếm một tỷ lệ khá lớn trong
diện tích rừng trồng của cả nước, đồng thời diện tích trồng bạch đàn đã tăng khá

nhanh trong giai đoạn từ 1993 – 1999 và tiếp tục phát triển với tốc độ nhanh từ năm

8


2000 trở lại đây (Lê Phương Dung, 2009) [7]. Đến năm 2008, tổng diện tích rừng đã
đạt 586.000 hecta (Iglesias Trabado & Wilstermann, 2008). Điều đó cho thấy vai trò
của cây bạch đàn rất quan trọng trong cơ cấu cây trồng rừng ở nước ta trong những
năm qua, đồng thời loài cây này cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu phục vụ ngành
công nghiệp giấy sợi và ván nhân tạo, đóng góp không nhỏ vào sự phát triển của
nền kinh tế quốc dân.
1.2.2. Năng suất của cây bạch đàn Urô ở Việt Nam
Bạch đàn Urô là loài cây mọc nhanh, tăng trưởng đường kính bình quân từ
1,25 cm đến 2 cm/năm, tăng trưởng chiều cao đạt từ 1,2 - 1,5 m/năm tùy theo điều
kiện tự nhiên (thổ nhưỡng, khí hậu). Cây mọc thẳng, có thân tròn đều, ít bạnh vè.
Mặc dù tầm quan trọng của bạch đàn Urô trong trồng rừng sản xuất nhưng năng
suất của E. urophylla ở Việt Nam còn thấp (8 - 10 m³/hecta/năm). Tăng trưởng của cây
bạch đàn Urô ở Việt Nam tương đối chậm so với ở các nước khác. Tăng trưởng chiều
cao trung bình hàng năm trong cả hai thử nghiệm ở độ tuổi 5 đạt được trong khoảng từ
1,9 - 2,7 m (Kien và cs, 2009), so với 3 - 5 m đạt được ở Trung Quốc hay Brazil
(Santos và cs, 1990; Wei & Borralho, 1998a) [58]. Rõ ràng cải tiến di truyền E.
urophylla ở Việt Nam rất cần chú trọng thực hiện theo hướng tăng sức sinh trưởng.
Bạch đàn Urô hiển thị tốc độ tăng trưởng tương đối chậm tại các địa điểm
thử nghiệm ở miền Bắc Việt Nam, so với những ghi nhận ở các nước khác, nơi các
loài này được trồng. Công trình công bố trước đây từ các thử nghiệm xuất xứ của E.
urophylla ở miền Bắc Việt Nam báo cáo rằng các xuất xứ có triển vọng nhất là
Lewotobi và Egon từ Đảo Flores (Tai, 1994; Kha và cs, 2003). Hai xuất xứ này
cũng phát triển tốt ở khu vực Tây Nguyên và miền Trung Việt Nam (Kha và cs,
2003). Tính ưu việt của nguồn gốc Lewotobi cho sự tăng trưởng trước đó đã được
báo cáo từ các thử nghiệm nguồn gốc ở phía đông nam Trung Quốc (Wei &

Borralho, 1998b , Baix và cs, 2003). Một số thử nghiệm khác về nguồn gốc ở miền
bắc Việt Nam cũng cho thấy các xuất xứ Ulubaha từ đảo Wetar (Tai, 1994) và
Lembata từ Đảo Flores (Kha, 2001) cũng tăng trưởng tốt. Nguồn gốc Lembata cũng
cho thấy sự tăng trưởng tốt ở miền Trung Việt Nam (Kha và cs, 2003).
Trong khi ở các nước trên thế giới, sinh trưởng của bạch đàn Urô đạt được ở
mức cao hơn nhiều. Eldridge và cs (1993) đã chỉ ra trong điều kiện phát triển thuận

9


lợi, sản lượng loài bạch đàn Urô ở Indonesia, Brazil và miền Nam Trung Quốc có
thể đạt từ 20 - 30 m³/hecta/năm. Một thử nghiệm gần Edea, Cameroon, châu Phi
trong 8 năm, bạch đàn Urô được trồng trên một điều kiện lập địa thích hợp thu được
sản lượng 30m³/hecta/năm (Eldridge và cs, 1993). Tại Mangombe, Cameron, bạch
đàn Urô đã cho sản lượng 83 m³/hecta/năm ở độ tuổi 8 năm (Eldridge và cs, 1993).
Tại Cộng hòa Congo, tăng trưởng của bạch đàn Urô là khoảng 40 m³/hecta/năm ở
độ tuổi 5 năm (Eldridge và cs, 1993).
Gần đây, những nghiên cứu chọn tạo giống thông qua chọn dòng vô tính đã đưa
năng suất của rừng trồng bạch đàn Urô ở Việt Nam lên cao hơn. Một khảo nghiệm
được tiến hành tại vùng Trung tâm miền Bắc trong giai đoạn 1998-2003 được tiến hành
cho 36 dòng gồm các dòng bạch đàn Urô được lẫn các giống GU1, GU8, U6, W4 và
W5 cùng giống đối chứng là cây hạt của bạch đàn Urô lấy từ sản xuất. Kết quả khảo
nghiệm dòng vô tính tại một số xã thuộc huyện Tam Nông và Đoan Hùng cho thấy sau
3, 4, 5 năm ba dòng bạch đàn Urô PN10, PN46 và PN47 là những dòng có thể tích thân
cây tương ứng là 101, 127 và 103,6 dm
3
/cây với năng suất tương ứng là 23,38 và 30
m
3
/hecta/năm, trong khi giống đối chứng là cây hạt của bạch đàn Urô chỉ có thể tích

thân cây 41,4 - 43,8 dm
3
/cây và năng suất chỉ đạt 8 - 10 m
3
/hecta/năm (Nguyễn Sỹ
Huống và cs 2003). Các dòng PN10, PN46 và PN47 đã được Bộ NN&PTNT công
nhận là Giống tiến bộ kỹ thuật tại quyết định số 2722/KHCC - NNNT ngày 7 tháng 9
năm 2004 để phát triển ở vùng Trung tâm miền Bắc [4].
Năm 2013, các nhà khoa học thuộc Viện Giống và Công nghệ sinh học Lâm
nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu, chọn tạo thành công
giống bạch đàn Urô 262 (mã số giống mới được công nhận BĐU.BV.12.27). Giống
bạch đàn Urô 262 có các đặc điểm chính như sinh trưởng, phát triển tốt, năng suất
bình quân đạt 23,9 m
3
/hecta/năm, không bị sâu bệnh, hiệu quả kinh tế cao gấp 1,5 -
2 lần so với giống thông thường. Giống bạch đàn Urô 262 đã được trồng thành công
Hà Nội, Nghệ An và những nơi có điều kiện sinh thái tương tự [89], [90].
Cũng trong năm này, Bộ NN & PTNT công nhận 03 giống bạch đàn Urô là
giống tiến bộ kĩ thuật: Dòng bạch đàn Urô U416 (BĐU.BV.12.26), U821
(BĐU.BV.12.25), U1088 (BĐU.BV.12.24) và 6 xuất xứ tiến bộ kĩ thuật của bạch
đàn E. urophylla: Lembate, Mt.Egon, Lewotobi, Sirinumu, Oro Bay, Laura river.

10


Như vậy, sinh trưởng của bạch đàn Urô ở Việt Nam so với các nước khác còn ở
mức thấp. Rất cần những cải tiến về mặt giống, chăm sóc, gieo trồng, Trong đó quan
trọng hơn cả là công tác chọn - tạo giống, , hướng tạo ra những dòng bạch đàn Urô
sinh trưởng nhanh thông qua biến đổi gen là một hướng giải quyết rất có tiềm năng.
1.3. Các hƣớng cải thiện giống bạch đàn bằng ứng dụng Công nghệ sinh học

Bạch đàn là loài cây thân gỗ trồng rộng rãi thứ hai trên thế giới. Nó là một
cây gỗ cứng thương mại quan trọng đối với ngành công nghiệp giấy và gỗ. Do vậy
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo, giống bạch đàn hiện
nay đang rất được quan tâm. Các hướng chính đang được thực hiện bao gồm:
1.3.1. Nhân giống vô tính in vitro cây bạch đàn
Tái sinh in vitro cây bạch đàn đã được nghiên cứu từ những năm 1980 xuất phát
từ nhu cầu thực tế là cần nhiều cây giống cho sản xuất. Nguồn nguyên liệu cho nhân
giống in vitro chủ yếu được lấy từ chồi ngọn. Hàng triệu cây mô đã được tạo ra theo
cách này [13], [17]. Năm 1987, đã có trên 20 loài bạch đàn được nhân giống thành
công bằng nuôi cấy mô. Đến năm 1991 nhân giống thành công 31 loài và đến nay thì
hầu hết các loài bạch đàn có thể nhân giống thành công in vitro [20], [21]. Diện tích
rừng trồng bạch đàn bằng cây mô cũng đã tăng lên nhanh chóng ở nhiều nước như Ấn
Độ, Australia, Trung Quốc, Việt Nam, (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 2000).
Ở nước ta dòng bạch đàn U6 đã được Trung tâm giống và Công nghệ sinh học,
Đại học lâm nghiệp, Trung tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học và sản xuất lâm
nông nghiệp Quảng Ninh nhân giống in vitro với quy mô hàng triệu cây/năm.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thấy rằng hệ thống tái sinh trên chỉ phù hợp
cho nhân giống vô tính, vì hệ thống tái sinh này chủ yếu là thông qua phát triển
nhanh các chồi bên và chồi ngủ. Nếu chuyển gen vào hệ thống tái sinh này sẽ tạo ra
cây bạch đàn chuyển gen thể khảm, tính trạng sẽ biểu hiện không như mong muốn
và gen chuyển không duy trì được sang thế hệ sau. Để phục vụ mục đích cải tạo
giống bạch đàn bằng công nghệ sinh học mà cụ thể là bằng kỹ thuật gen thì cần thiết
phải có một hệ thống tái sinh cây gián tiếp thông qua giai đoạn tạo mô sẹo, từ mô
sẹo mới phát sinh chồi trực tiếp hoặc qua tạo phôi soma. Nhiều loài bạch đàn có giá
trị như E. nitens, E. globulus, E. grandis, E grandis x E. urophylla đã được tái sinh
thành công qua giai đoạn mô sẹo phát sinh chồi trực tiếp [49], [50].

11

Theo nhiều tác giả, ảnh hưởng của tổ hợp chất điều hòa sinh trưởng đóng vai
trò quyết định trong quá trình cảm ứng tạo mô sẹo và từ mô sẹo phát sinh chồi.
Bandyopadhyay và cs (1999) đã nghiên cứu thấy rằng môi trường MS bổ sung thêm
0,5 mg/l NAA + 1 mg/l BAP cho hiệu quả tạo chồi tốt nhất [26]. Kết quả này cũng
được lặp lại bởi Dibax (2005) với tỷ lệ mô sẹo tạo chồi lên đến 54%. Tuy nhiên, Cid
và cs (1999) khi nghiên cứu từ vật liệu là cuống lá mầm lại cho thấy môi trường MS
+ 5µM zeatin + 0,5 µM NAA cho tỷ lệ mô sẹo tạo chồi cao nhất (98%) [36], [40].
Những nghiên cứu về tái sinh cây bạch đàn thông qua giai đoạn mô sẹo tạo
phôi soma còn rất ít. Gần đây, Parakash và cs (2005) đã thành công khi sử dụng
hướng này trên loài bạch đàn E. tereticornis. Kết quả cho thấy môi trường cảm ứng
tạo phôi soma MS + 2,22 µM BAP cho tỷ lệ tạo phôi cao nhất 54% với trung bình
33,3 phôi soma/mẫu cấy (Costa Pinto, 2007) [38].
Từ những kết quả nghiên cứu của các nhóm tác giả trên cho thấy: Nghiên cứu xây
dựng hệ thống tái sinh cây bạch đàn trực tiếp thông qua giai đoạn tạo đa chồi từ mô sẹo
hoặc gián tiếp thông qua giai đoạn phôi soma của một số giống bạch đàn đang được
trồng phổ biến ở Việt Nam phục vụ cho công tác chuyển gen là có thể thực hiện được.
1.3.2. Nghiên cứu phát triển và sử dụng các chỉ thị phân tử trong chọn tạo và
lai giống
Khác với lai giống truyền thống, việc sử dụng các chỉ thị phân tử sẽ giúp cho
việc lựa chọn được các cặp lai thích hợp với các tính trạng lai có định hướng và
nhanh chóng chọn được con lai có tích trạng mong muốn [1], [2]. Vì vậy, mà trong
những năm gần đây các nghiên cứu về phát hiện các chỉ thị phân tử liên kết chặt với
một số tính trạng quý ở cây bạch đàn đã phát triển nhanh chóng: Marques và cs
(1998) đã nghiên cứu tìm thấy 1QTL về hiệu suất bột giấy và 21 QTL về khả năng
nhân giống sinh dưỡng của giống bạch đàn lai (E. tereticornis x E. globulus) [64].
Các nghiên cứu về bạch đàn E. globulus tại Australia đã tìm thấy 5 gen dự tuyển
(candidate gene) liên quan đến quá trình sinh tổng hợp lignin (Thamarus và cs, 2002),
5 QTLs liên quan đến mật độ gỗ, 3 QTLs về hiệu suất bột giấy, 3 QTLs về chiều dài
sợi gỗ (Moran và cs, 2002) [67], [80]. Thumma và cs (2005) đã xác định được mối
tương quan giữa mức độ đa hình của gen mã hóa cho enzym Cinnamoyl CoA

reductase (CCR) - một trong những gen chính liên quan đến quá trình sinh tổng hợp

12


lignin của loài bạch đàn E. nitens và E. globulus bằng chỉ thị SNP [81]. Gần đây,
Eugenia và cs (2009) bước đầu đã xác định được mối tương quan giữa các chỉ thị
phân tử với một số tính trạng cấu tạo mô gỗ ở loài bạch đàn E. grandis với chỉ thị
AFLP [43] Việc phát hiện ra các chỉ thị phân tử này đã giúp chọn tạo được nhiều
giống bạch đàn mới với những tính trạng mong muốn.
Tại Việt Nam đã có một số nghiên cứu về sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn
giống bạch đàn như ở bạch đàn Urô (Trần Hồ Quang, 2010), bạch đàn lai (Nguyễn
Việt Cường và cs, 2013) cho kết quả khả quan [15], [6].
1.3.3. Nghiên cứu tạo giống bạch đàn chuyển gen
Đến nay trên thế giới, phương pháp chuyển gen vào bạch đàn phổ biến nhất được
sử dụng là chuyển gen thông qua vi khuẩn A. tumefaciens (Chirqui và cs, 1992;
Spokevicius và cs, 2005; Mullins và cs, 1997; Machado và cs; 1997; Spokevicius,
2005) [68], [76]. Các phương pháp khác có được thử nghiệm nhưng rất hạn chế:
Chuyển qua xung điện (Teuliers và cs, 1991; Manders và cs, 1992), súng bắn gen
(Serrano và cs, 1996; Sartoretto và cs, 2002), siêu âm (Tournier và cs, 2003) [84].
Có nhiều nguồn vật liệu thực vật được sử dụng trong các nghiên cứu về chuyển
gen cho bạch đàn. Chúng bao gồm các tế bào trần, phôi vô tính, cây mầm, lá mầm,
thân mầm, cuống lá của cây trưởng thành, lá của cây nhân giống in vitro, phân đoạn
thân thật của bạch đàn. Hiệu quả biến nạp và tái sinh của bạch đàn cho hiệu quả tốt
hơn với các nguồn vật liệu như lá mầm, trụ dưới lá mầm (thân mầm) (Tibok, 1990;
Ho và cs, 1998; Sarotoretto và cs, 2002; Tournier và cs, 2003; Chang và cs, 2006;
Quisen, 2007; Dibax và cs, 2010) [41], [50], [71], [82], [84]. Ngược lại, vật liệu đã
qua chương trình nhân giống có khả năng tái sinh kém hơn trong nuôi cấy mô và
chuyển gen vì phần trăm sẵn có của các mô phân sinh (Teulieres và cs, 1994; Macrae
và Van Staden, 1999) [63], [79].

Chen và cs (2001) đã chứng minh sự tiến bộ của công nghệ chuyển gen E.
camaldulensis từ việc sử dụng các mô chưa thành thục đến việc sử dụng các mô vô
tính của cây ưu tú trưởng thành [33]. Nói chung, các phân đoạn từ cây trưởng thành
được nuôi trong điều kiện thí nghiệm để tạo ra các cây chuyển gen trưởng thành đó
là mục tiêu tương lai cho các phương pháp biến đổi di truyền. Ngoài ra, việc tạo ra
các cây bạch đàn biến đổi gen từ các mẫu cấy khác nhau còn được sử dụng để

13


nghiên cứu vai trò của tổ chức các mô và các gen liên quan đến sự hình thành gỗ
(Spokevicius và cs, 2005; Spokevicius và cs, 2006; Van Beveren và cs, 2006) [76].
Đã có nhiều gen được đề xuất cho quá trình chuyển gen thực vật nhưng trên
đối tượng bạch đàn tập trung chủ yếu vào các gen góp phần kích thích sinh trưởng,
tăng chất lượng gỗ hoặc tăng tính chống chịu với điều kiện bất lợi. Các gen có giá
trị đã được biến nạp trên đối tượng này như: Gen C4H làm giảm hàm lượng lignin
(Chen và cs, 2001; Valerio và cs, 2003; Kawaoka và cs, 2006), gen codA chịu mặn
(Xiang và cs, 2009; Yamada Watanabe và cs, 2003) , gen Drebl A chịu hạn (Kondo
và cs, 2003; Suzuki và cs, 2004) và gen CecropinD kháng bệnh gây ra bởi
Pseudomonas solanaceanum (Shao và cs, 2002) đã nghiên cứu chuyển thành công
vào nhiều loài bạch đàn [33], [54], [59], [74], [77], [87].
Một số công trình nghiên cứu về chuyển gen trên đối tượng bạch đàn Urô và
các loài lai của nó đã được công bố trên thế giới. Shao và cs, 2002 đã công bố kết
quả chuyển gen trên đối tượng E.urophylla thu được dòng kháng Pseudomonas
solanasearum tăng 35% [74]. Năm 2003, Tounier và cs đã thu được 9 dòng
E.grandis x E.urophylla giảm hoạt tính của CAD từ 69 - 78%, từ đó làm giảm quá
trình sinh tổng hợp lignin. Một nghiên cứu khác của Kawasu và cs được tiến hành
vào năm 2003 trên đối tượng E.grandis x E.urophylla được thử nghiệm chuyển gen
mtCS từ cà rốt đã thu được những dòng chuyển gen thích ứng được với điều kiện
đất bị chua do cải thiện kênh dẫn truyền photphat vô cơ trên loại lập địa này [56].

Mặc dù việc biến nạp thành công nhưng vẫn còn tồn tại hai vấn đề chính đã
được đặt ra. Đầu tiên, phương thức tái sinh xảy ra với cây gieo hạt nhưng lại không xảy
ra khi sử dụng thân, lá thật là sản phẩm của quá trình nhân giống in vitro. Thứ hai, ngay
cả khi mẫu cấy sử dụng là các bộ phận của cây mầm với những cải tiến được thực hiện
nhưng hiệu suất chuyển gen thường thấp, chỉ giới hạn đến 2,2% hoặc thấp hơn cho E.
camaldulensis (Teasdale và cs, 1999) [78]. Ghi nhận tương tự cũng được thực hiện bởi
Ho và cs (1998), Hartcourt và cs (2000), nghiên cứu đã chỉ ra rằng ngay cả khi sự phục
hồi của bạch đàn biến đổi gen là có thể nhưng hiệu quả chuyển gen thấp ngăn cản sự tổ
hợp của một gen mong muốn vào nhiều kiểu gen [50]. Vì vậy rất cần các nghiên cứu
cải thiện hệ thống tái sinh và hiệu quả biến nạp gen cho các loài bạch đàn.


14


Bảng 1.1. Danh sách các nghiên cứu về chuyển gen trên đối tƣợng Eucalyptus

15

16

17

18


Tại Việt Nam, nghiên cứu tạo giống bạch đàn bằng công nghệ chuyển gen
hầu như vẫn còn bỏ ngỏ. Một số thử nghiệm bước đầu đang được tiến hành, tuy
nhiên tính cho đến nay vẫn chưa có kết quả công bố nào về việc chuyển gen vào bạch
đàn để nâng cao chất lượng cây giống và gỗ thương phẩm - trong khi đây là một
hướng nghiên cứu rất quan trọng và phổ biến trên thế giới.
1.4. Gen GA20 trong chu trình sinh tổng hợp gibberellin và ứng dụng trong cải
tiến giống cây trồng sinh trƣởng nhanh
1.4.1. Vai trò của gibberellin trong đời sống thực vật
Gibberellin (GA) lần đầu tiên được nghiên cứu ở Nhật vào năm 1926 khi nhà
khoa học Eiichi Kurosawa nghiên cứu bệnh lúa von. Chất này kích thích cây lúa
phát triển rất cao, các lóng dài ra, thân cây nhỏ lại, màu xanh của cây ngả dần sang
xanh vàng hoặc trắng. GA là một tập hợp các hợp chất diterpenoid và cho tới nay đã
có 125 GA khác nhau được biết đến ở thực vật bậc cao và nấm (Wihelm và cs,
2000). GA tham gia vào sự kiểm soát các quá trình sinh trưởng khác nhau của thực
vật như sự kéo dài tế bào; kéo dài của thân, lóng; sự nảy chồi, nảy mầm của hạt; sự

ra hoa, quả (Davies và cs, 1995; Neil và cs, 2002; Huệ, 2012) [18], [39], [69], [85].
Sự kéo dài tế bào: Gibberelin kiểm soát hướng đặt các vi sợi xenlulozơ trong
vách tế bào, hướng đặt này lại do hướng đặt của các vi ống ở ngoại vi tế bào quyết
định. Gibberelin cảm ứng sự đặt các vi ống theo hướng ngang ở nhiều kiểu tế bào
(kể cả các tế bào mà gibberelin không kích thích sự kéo dài). Gibberelin hạ thấp
nồng độ Ca
2+
trong vách (có lẽ bằng cách kích thích sự hấp thu ion này vào trong tế
bào), và do đó giúp sự kéo giãn vách tế bào. Gibberelin làm chậm sự hoá cứng của
vách, hiện tượng do sự tạo lignin dưới tác dụng của các peroxidase (Nguyễn Minh
Chơn, 2004) [5].
Sự kéo dài của thân, lóng: Hiệu quả sinh lý rõ rệt nhất của gibberellin là kích
thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng. Hiệu quả này
có được là do của gibberellin kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc.
Nó không những kích thích sự sinh trưởng mà còn thúc đẩy sự phân chia tế bào.
Sự nảy mầm, nảy chồi: Gibberellin kích thích sự nảy mầm, nảy chồi của các
mầm ngủ, của hạt và củ, do đó nó có tác dụng trong việc phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ
của chúng. Gibberellin kích thích sự tổng hợp của các enzym amilase và các enzym