NGHIÊN cứu đa DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN BÔNG cỏ (gossypium arboreum l ) PHỤC vụ lập bản đồ GEN KHÁNG BỆNH XANH lùn Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU…………………………………….................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài……………………………………........................ 1
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài………………………............. 2
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU……………………………................ 4
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY BÔNG VẢI Gossyipum L................... 4
1.1.1. Vị trí phân loại và nguồn gốc phân bố……………………………............ 4
1.1.2. Xuất xứ và sự đa dạng genome cây bông………………………........... 7
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BÔNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC……...... 9
1.2.1. Tình hình sản xuất bông trên thế giới………………….......................... 9
1.2.2. Hiện trạng ngành sản xuất bông ở Việt Nam…………………………. 11
1.3. MỘT SỐ CHỈ THỊ ADN TRONG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI
15
TRUYỀN………………………………………..………................................
1.3.1. Sự đa dạng ADN……………………………………............................. 15
1.3.2. Chỉ thị ADN…………………………………….................................... 16
1.4. THÀNH TỰU TRONG NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÂY
20
BÔNG VẢI BẰNG CHỈ THỊ ADN…………….............................................
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới……………………………............. 20
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam………………………………........... 22
1.5. NGHIÊN CỨU DI TRUYỀN TÍNH KHÁNG BỆNH XANH LÙN…… 23
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP……………………............... 25
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU………………………………………........... 25
2.1.1. Vật liệu thực vật…………………………………….............................. 25
2.1.2. Các cặp mồi SSR……………………………………............................. 26
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT SỬ DỤNG…. 26
2.2.1. Phương pháp đánh giá tính kháng bệnh xanh lùn các giống bông cỏ… 26
2.2.2. Phương pháp đánh giá đặc tính nông sinh học, tiềm nămg năng suất
27
của các giống bông…………….....………………………………..................

2.2.3. Phương pháp phân tích đa hình di truyền bằng chỉ thị SSR………...... 30
2.2.4. Các phương pháp xử lý số liệu chính trong nghiên cứu………............ 34
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………................. 35
3.1. THU THẬP CÁC DÒNG, GIỐNG BÔNG TIỀM NĂNG NĂNG SUẤT
35
CAO, CHẤT LƯỢNG TỐT VÀ GIỐNG KHÁNG BỆNH…….....................
3.2. ĐÁNH GIÁ TÍNH KHÁNG CỦA CÁC GIỐNG BÔNG CỎ NHẰM
XÁC ĐỊNH NGUỒN GEN LÀM VẬT LIỆU BAN ĐẦU CHO VIỆC LAI
TẠO QUẦN THỂ…………….....…………….....……………..….................
3.3. ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC CÁC GIỐNG BÔNG CỎ
NGHIÊN CỨU…………….....…………….....…………….……..................
3.3.1. Thời gian sinh trưởng và các đặc điểm thực vật học của các giống

1

36

39
39


bông nghiên cứu.……….........…………….....…………….....……………...
3.3.2. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các giống bông…...........
3.3.3. Chất lượng xơ của các giống bông nghiên cứu…………………..........
3.4. PHÂN TÍCH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC GIỐNG BÔNG NGHIÊN

42
44

CỨU BẰNG CHỈ THỊ SSR…………….....……………..…..........................

3.4.1. Tách chiết DNA tổng số của các giống bông phục vụ phân tích SSR…
3.4.2. Kết quả phân tích đa hình DNA các giống bông bố mẹ bằng chỉ thị

49

49

49
phân tử SSR…….....…………….....…………….....…………….....………...
3.4.3. Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền của các giống bông…........... 54
3.5. CHỌN CẶP LAI TRIỂN VỌNG TẠO QUẦN THỂ F1 PHỤC VỤ LẬP
58
BẢN ĐỒ GEN KHÁNG BỆNH XANH LÙN……………………................
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………................. 60
4.1. KẾT LUẬN……………………………………....................................... 60
4.2. KIẾN NGHỊ……………………………………...................................... 60
6
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………….....................
1
Tiếng Việt……………………………………................................................. 61
Tiếng Anh……………………………………................................................. 62
Tài liệu từ Internet…………………………………….................................... 64
PHỤ LỤC……………………………………................................................ 65
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các nước có diện tích bông lớn nhất thế giới năm 2009-2010..........
Bảng 1.2. Các nước có sản lượng bông cao nhất thế giới năm 2009-2010........
Bảng 1.3. Tình hình sản suất bông vải tại Việt Nam năm 2000-2010...............
Bảng 2.1. Mã số tập đoàn, tên và nguồn gốc của 30 giống bông cỏ thu thập....
Bảng 2.2. Các nhóm mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu..................................
Bảng 2.3. Bảng số liệu đánh giá chiều cao cây..................................................

Bảng 2.4. Thành phần đệm chiết........................................................................
Bảng 2.5. Thành phần đệm rửa I (wash buffer I)...............................................
Bảng 2.6. Thành phần đệm rửa II (Wash buffer II) ...........................................
Bảng 2.7. Chương trình chạy phản ứng PCR.....................................................
Bảng 3.1. Kết quả đánh giá khả năng kháng bệnh xanh lùn các giống bông.....
Bảng 3.2. Kết quả chọn lọc các dòng kháng bệnh xanh lùn của cỏ Nghệ An…
Bảng 3.3. Thời gian sinh trưởng và các đặc điểm thực vật học chính của các
giống bông cỏ trong nghiên cứu.........................................................................
Bảng 3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống bông….
Bảng 3.5. Một số chỉ tiêu chính về chất lượng xơ của các giống bông cỏ.........
Bảng 3.6. Một số dòng/giống bông tiềm năng năng suất cao và chất lượng tốt
Bảng 3.7. Các chỉ tiêu về alen, chỉ số đa dạng PIC của các locus SSR nhận

2

10
11
13
25
26
28
31
31
31
32
37
38
40
43
45

48
52


biết trên 31 giống bông nghiên cứu....................................................................
Bảng 3.8. Một số kết quả phân tích đa dạng di truyền SSR trên cây bông đã
được công bố.......................................................................................................
Bảng 3.9. Mối quan hệ di truyền giữa 31 giống bông cỏ trong nghiên cứu.......
Bảng 3.10. Danh sách các giống bố mẹ dùng cho lai tạo quần thể F1...............
Phụ lục 1. Danh sách 50 cặp mồi SSR đã sử dụng trong nghiên cứu đa hình
các giống bông cỏ...............................................................................................

3

53
56
59
65


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Loài bông cỏ châu Á (Gossypium arboreum L.)………………….
Hình 1.2. Các loài bông thu thập được………………....................................
Hình 1.3. Phân bố tự nhiên của các loài bông nhị bội……………….............
Hình 1.4. Đa hình ADN SSR giữa hai cá thể có motif (AT)n………………..
Hình 2.1. Các cấp bệnh xanh lùn đánh giá trong phòng thí nghiệm…………
Hình 2.2. Chiều dài xơ đo bằng thiết bị HVI………………...........................
Hình 3.1. Gieo trồng ngoài đồng…………….................................................
Hình 3.2. Cây bông nhiễm và kháng bệnh xanh lùn………………................
Hình 3.3. Ruộng đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống bông….

Hình 3.4. Biểu đồ đánh giá một số đặc tính nông sinh học chính của các
dòng/giống bông nghiên cứu………………........……………........................
Hình 3.5. Kết quả kiểm tra DNA của một số giống bông trên gel agarose
0,8%………………...........................……………...........................................
Hình 3.6. Sản phẩm PCR của các giống bông nghiên cứu với một số cặp
mồi nhóm BNL trên gel agarose 3%………………........……………............
Hình 3.7. Sản phẩm PCR của các giống bông nghiên cứu với một số cặp
mồi nhóm NAU, TM và STV trên gel agarose 3%………………..................
Hình 3.8. Sơ đồ hình cây thể hiện mối quan hệ di truyền của các giống bông
cỏ trong nghiên cứu………………........……………......................................
Hình 3.9. Sơ đồ lai tạo tổ hợp lai F1……………….......…………….............
Phụ lục 2. Biểu đồ biểu thị các đặc tính nông sinh học của các giống bông
cỏ trong nghiên cứu.………………....... …………….....................................

4

4
7
8
19
27
30
35
38
39
47
49
50
51
57

58
69


BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
ADN
ARN
bp
CAPS
cs
CTAB
cM
CV
dNTPs
EthBr
EDTA
EST
ISSR
Kb
LSD0,05
MAS
PCR
PIC
SDS
STS
TAE
TBE
TE

Acid deoxyribonucleic

Acid ribonucleic
Base pair
Cleaved Amplification Polymorphism Sequence
Cộng sự
Cetyl trimethylammonium bromide
Centimorgan
coefficient of variation
Deoxy nucleotide triphosphates
Ethidium bromide
Ethylenediaminetetraacetic acid
Expressed sequence tag
Inter-simple sequence repeat
Kilo base
Least Significant Difference
Molecular Assisted Selection
Polymerase Chain Reaction
Polymorphism Information Content
Sodium Dodecyl Sulphate
Sequence- tagged site
Tris-Acetic acid- EDTA
Tris-Boric acid-EDTA
Tris-EDTA

5


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

6


(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.

7


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.

8


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:

9


- Gossypium arboreum L. - Bông cỏ châu Á, có nguồn gốc ở miền nam châu Á.
- 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
NamViệt 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 NamViệt 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

10


của các tổ chức quốc tế. Qua quá trình thực nghiệm cho thấy loài này có khả năng
thích ứng rộng, 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 NamViệt 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 NamViệt Nam,

11


Myanmar, Lào. Trước đây, sản lượng bông cỏ chiếm 20% tổng sản lượng bông trên
thế giới 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 NamViệt 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 NamViệt 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).

12


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.
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).

13


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
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

14


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
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

Nước

Diện tích (triệu ha)

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).

15


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 NamViệt Nam

16


Ngành trồng bông và kéo sợi tại Việt NamViệt 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 NamViệt Nam đã vươn trở thành ngành đạt kim ngạch xuất
khẩu lớn nhất cả nước 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 NamViệt 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 NamViệt 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
NamViệt 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 NamViệt 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

17


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

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 NamViệt 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 NamViệt Nam năm 2000-2010
Năm

Diện tích gieo trồng
(nghìn ha)

Sản lượng
(nghìn tấn)

Năng suất
(tạ/ha)

2000

18,6

18,8

10,1

18


2001

27,7

33,6

12,1

2002

34,1

40,0

11,7

2003

27,8

35,1

12,6

2004

28,0

28,0

10,0

2005

25,8

33,5

13,0

2006

20,9

28,6

13,7

2007

12,1

16,1

13,3

2008

5,8

8,0

13,8

2009

9,6

12,1

12,6

2010

9,1

13,3

14,6

(Theo Tổng cục thống kê Việt NamViệt Nam, năm 2011)
1.2.2.3. Tác động của sâu bệnh đối với năng suất và chất lượng của cây bông vải.
Ở Việt NamViệt 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
NamViệt 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

19


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
NamViệt Nam.
Ở Việt NamViệt 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 NamViệt Nam giống như bệnh xanh lá và cuốn lá ở Châu Phi, Nam Mỹ và
Thái Lan. Con đường 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 NamViệt 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

20


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
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

21


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.
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.

22

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.
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 F 2 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

23


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
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).

24

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…).

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

25