NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC LOÀI TRE VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC LOÀI TRE VIỆT NAM
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN ANH TÍN

Niên khóa

: 2007 – 2011

Tháng 7/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC LOÀI TRE VIỆT NAM
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. DIỆP THỊ MỸ HẠNH

NGUYỄN ANH TÍN

ThS. TRƯƠNG QUỐC ÁNH

Tháng 7/2011


LỜI CẢM ƠN
Con muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến bố mẹ và những người thân trong
gia đình luôn là chỗ dựa vững chắc cho con và tạo mọi điều kiện cho con học tập tốt.
Cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, Bộ môn
Công nghệ Sinh học đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập tại
trường.
Xin chân thành cảm ơn nhóm thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính đa dạng di
truyền của quần thể tre Việt Nam và giá trị ứng dụng của chúng” bao gồm chủ nhiệm
đề tài TS. Diệp Thị Mỹ Hạnh, ThS. Trương Quốc Ánh, chị Cao Minh Thùy Nguyên,
Nguyễn Bích Loan, Nguyễn Hà Phương và các anh chị thuộc phòng nghiên cứu Công
nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã tận tình giúp
đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Cảm ơn toàn thể lớp Công nghệ Sinh học niên khóa 2007 – 2011 đã giúp đỡ và
động viên tôi trong suốt bốn năm qua.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2011
Nguyễn Anh Tín

i


TÓM TẮT
Tre được phân bố khắp nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam, với một loạt các
chi khác nhau phù hợp với những vùng sinh thái khác nhau. Chúng có nhiều ứng dụng
trong cuộc sống với tầm quan trọng cao về mặt kinh tế cũng như giữ nhiều vai trò
trong hệ sinh thái nên cần thiết phải có những nỗ lực nghiêm túc để bảo tồn sự đa dạng
của tre. Tuy nhiên, việc bảo tồn tre bằng những phương pháp ex-situ vẫn chưa là một
lựa chọn khả thi. Những thành tựu của sinh học phân tử hiện đại ngày nay đang mang
lại nhiều công cụ mạnh, nhanh chóng và chính xác để phân loại thực vật và vì thế đóng
một vai trò quan trọng trong nghiên cứu đa dạng di truyền phục vụ công tác bảo tồn và
sử dụng nguồn gene có hiệu quả. Trong đó, các hệ thống chỉ thị phân tử đã cho thấy
tính đặc hiệu trong việc phân biệt và định danh các cá thể dựa trên sự đa hình kiểu
gene của chúng. Một trong những chỉ thị phân tử thường được sử dụng hiện nay đối
với cây trồng đó là chỉ thị Simple Sequence Repeat (SSR) nhờ những ưu điểm nổi trội
như dễ sử dụng và tần số biến dị cao. Chính vì thế, đề tài này được thực hiện để hiểu
rõ hơn mối quan hệ di truyền giữa các loài tre ở Việt Nam, sự phân bố và mức độ đa
dạng di truyền, từ đó làm cơ sở cho công tác bảo tồn và sử dụng có hiệu quả.
Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền giữa hai mươi hai mẫu tre dựa trên
chín chỉ thị SSR được chọn lọc cho thấy rằng hai mươi hai mẫu tre được chia làm bốn
nhóm di truyền với khoảng cách di truyền giữa bốn nhóm là 0,35. Hệ số tương đồng
dao động từ 0,44 đến 0,96 với giá trị trung bình tương đối cao là 0,65. Chín chỉ thị
SSR hữu ích trong việc phân biệt tính đa hình giữa bảy loài tre thuộc chi Bambusa.
Chi Dendrocalamus có sự biến dị rất lớn trong khi chi Gigantochloa cho thấy tính đa
dạng thấp. Kết quả cũng chứng tỏ mối quan hệ gần gũi giữa hai chi Bambusa và
Gigantochloa. Chi Neohouzeaua và chi Pseudostachyum có mối quan hệ gần gũi với
nhau hơn là với chi Schizostachyum. Tuy nhiên những chỉ thị này lại cho thấy hạn chế
trong việc đánh giá sự đa dạng di truyền giữa tre mọc rải và tre mọc cụm.

ii


SUMMARY
Thesis title: Analysis of genetic diversity of bamboo collection in Vietnam by SSR
markers
Bamboos are distributed throughout the world, including Vietnam, with a
variety of different genera adapted to different ecological zones. As economically and
ecologically important plants, they merit serious attempts to conserve their diversity.
However, ex-situ conservation has yet to be a viable option. Advances in modern
molecular biology providing powerful, prompt and accurate tools for a more objective
classification will assist effective conservation measures and efficient use of genetic
resources. Especially, many molecular marker systems have revealed high specificities
in plant taxonomy based on their genetic polymorphisms. Microsatellites or Simple
Sequence Repeats (SSRs) with obvious advantages for crop species, such as ease of
use and high levels of simply inherited variation, are one of the most favorable
molecular markers. For these reasons, this study was conducted to better understand
relationships between bamboo species from different regions of Vietnam as well as the
distribution and extent of their genetic diversity so that the genetic diversity of
Vietnamese bamboo can be safely conserved and efficiently used.
The result of analysis of genetic relationships among twenty two bamboo
accessions based on nine SSR markers were constructed into a UPGMA dendrogram
that split the twenty two accessions into four main groups with a genetic distance of
0,35. Similarity coefficients between accessions ranged from 0,44 to 0,96 with a
relatively high average of 0,65. These SSR markers were useful in determining genetic
diversity among the seven Bambusa species. The five Dendrocalamus species showed
a wide variation while the genus Gigantochloa was genetically less diverse. The
results also found a close relationship between the genera Bambusa and Gigantochloa.
Two genera Neohouzeaua and Pseudostachyum showed a higher affinity to each other
than did genus Schizostachyum. However, these SSR markers showed limitations in

assessing genetic diversity between running and clumping bamboos.
Keywords: bamboo, conservation, genetic diversity, SSRs (microsatellites)

iii


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn .......................................................................................................................i
Tóm tắt ........................................................................................................................... ii
Summary ....................................................................................................................... iii
Mục lục ......................................................................................................................... iv
Danh sách các chữ viết tắt ............................................................................................ vi
Danh sách các bảng ..................................................................................................... vii
Danh sách các hình ..................................................................................................... viii
Chương 1 Mở đầu ...........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ..........................................................................................................1
1.2. Yêu cầu của đề tài ..............................................................................................2
1.3. Nội dung thực hiện .............................................................................................3
Chương 2 Tổng quan tài liệu ..........................................................................................4
2.1. Cơ sở khoa học cây tre .......................................................................................4
2.1.1. Phân loại khoa học.....................................................................................4
2.1.2. Hình thái học và sinh lý học ......................................................................4
2.2. Vai trò của tre ...................................................................................................12
2.3. Đa dạng di truyền và đa dạng sinh học ............................................................14
2.3.1. Khái niệm cơ bản.....................................................................................14
2.3.2. Ý nghĩa của đa dạng di truyền và nghiên cứu đa dạng di truyền ............14
2.4. Chỉ thị phân tử..................................................................................................15
2.4.1. Khái niệm cơ bản.....................................................................................15
2.4.2. Chỉ thị phân tử SSR .................................................................................17

2.5. Giới thiệu kỹ thuật PCR ...................................................................................21
2.5.1. Khái niệm PCR ........................................................................................21
2.5.2. Nguyên tắc của phản ứng PCR................................................................21
2.5.3. Các thành phần cần thiết của một phản ứng PCR ...................................22
2.5.4. Các bước của một phản ứng PCR ...........................................................23
2.6. Tình hình nghiên cứu về đa dạng di truyền các loài tre ...................................25
Chương 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ...........................................................27

iv


3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................27
3.2. Vật liệu .............................................................................................................27
3.2.1. Các mẫu tre dùng trong nghiên cứu ........................................................27
3.2.2. Hóa chất dùng trong thí nghiệm ..............................................................28
3.2.3. Thiết bị thí nghiệm ..................................................................................30
3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................30
3.3.1. Ly trích DNA...........................................................................................30
3.3.2. Kiểm tra DNA sau khi tinh sạch .............................................................31
3.3.3. Phản ứng PCR .........................................................................................32
3.3.4. Điện di sản phẩm PCR ............................................................................33
3.3.5. Thu thập và xử lý số liệu .........................................................................33
Chương 4 Kết quả và thảo luận ....................................................................................35
4.1. Sản phẩm DNA tổng số sau ly trích.................................................................35
4.2. Phát hiện sự đa hình bằng chỉ thị phân tử SSR ................................................36
4.3. Đánh giá sự tương đồng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR ..........................40
4.4. Phân nhóm di truyền bằng giản đồ hình cây ....................................................40
Chương 5 Kết luận và đề nghị ......................................................................................47
5.1. Kết luận ............................................................................................................47
5.2. Đề nghị .............................................................................................................48

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................49

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AFLPs: Amplified Fragment Length Polymorphisms
ALP: Amplicon Length Polymorphisms
bp (unit): base pair
CAPS: Cleaved Amplified Polymorphic Sequences
cpSSRs: Chloroplastic Simple Sequence Repeats
DNA: Deoxyribonucleic acid
DNase: Deoxyribonuclease
dNTPs: Deoxynucleoside triphosphate
EST-SSR: Express Sequence Tags – Simple Sequence Repeat
ISA: Inter-Simple sequence repeat Amplification
MAB: Marker-assisted backrossing
MAS: Marker-assisted selection
mtSSRs: Mitochondrial Simple Sequence Repeats
nuSSRs: Nuclear Simple Sequence Repeats
OD: Optical Density (absorbance)
PCR: Polymerase Chain Reaction
PIC: Polymorphic Information Content
QTLs: Quantitative trait loci
RAPDs: Random Amplified Polymorphic DNAs
RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism
RNase: Ribonuclease
SCARs: Sequence Characterized Amplified Regions
SNPs: Single Nucleotide Polymorphisms
SSRs: Simple Sequence Repeats (microsatellite)

STS: Sequence-Tagged Sites
Ta: Annealing Temperature
Tm: Melting Temperature
UV: Ultraviolet

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Một số loại chỉ thị phân tử ............................................................................16
Bảng 2.2 So sánh ứng dụng chỉ thị phân tử trong đánh giá đa dạng di truyền.............17
Bảng 2.3 Phân loại chỉ thị SSR ....................................................................................19
Bảng 3.1 Tên của 22 mẫu tre dùng trong nghiên cứu ..................................................27
Bảng 3.2 Trình tự và nhiệt độ bắt cặp của 9 cặp mồi SSR dùng trong đề tài ..............29
Bảng 3.3 Thành phần một phản ứng PCR ....................................................................32
Bảng 3.4 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR ...............................................................32
Bảng 3.5 Thông số điều kiện điện di ............................................................................33
Bảng 4.1 Giá trị OD của 22 mẫu DNA sau ly trích được dùng để chạy PCR..............36
Bảng 4.2 Tổng số phân đoạn được hình thành của 22 mẫu DNA với 9 mồi SSR .......37
Bảng 4.3 Bảng mô tả đặc điểm của từng locus SSR ....................................................39
Bảng 4.4 Hệ số tương đồng của 22 mẫu tre trong nghiên cứu .....................................45

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Thân ngầm mọc rải .......................................................................................... 6
Hình 2.2 Thân ngầm mọc cụm ....................................................................................... 6

Hình 2.3 Tre mọc rải ...................................................................................................... 7
Hình 2.4 Tre mọc cụm, chi Bambusa ............................................................................. 7
Hình 2.5 Rễ tre đặc trưng của chi Phyllostachys............................................................ 8
Hình 2.6 Thân tre với những màu sắc khác nhau ........................................................... 9
Hình 2.7 Hoa tre ...........................................................................................................11
Hình 2.8 Phản ứng PCR ...............................................................................................24
Hình 4.1 Kết quả điện di 22 mẫu tre sau ly trích..........................................................35
Hình 4.2 Kết quả điện di sản phẩm PCR 22 mẫu tre với mồi Boes-5 ..........................38
Hình 4.3 Kết quả điện di sản phẩm PCR 22 mẫu tre với mồi Boes-7 ..........................38
Hình 4.4 Kết quả điện di sản phẩm PCR 22 mẫu tre với mồi Boes-11 ........................38
Hình 4.5 Giản đồ hình cây mô tả quan hệ di truyền giữa 22 mẫu tre ..........................46

viii


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Tre có nhiều ứng dụng trong cuộc sống cũng như giữ nhiều vai trò trong hệ sinh
thái. Chúng xuất hiện rộng rãi trong các khu rừng tự nhiên cũng như được trồng bởi
con người. Ứng dụng của tre phụ thuộc vào đặc tính của từng loài như độ bền, tính dẻo
dai và kích cỡ thân tre. Vai trò của tre đối với hệ sinh thái của một khu vực xuất phát
từ khả năng tái chế chất dinh dưỡng hiệu quả, khả năng bảo vệ chống xói mòn đất, và
giá trị dinh dưỡng cao của lá và măng tre (Rao và Ramakrishnan, 1989; Nguyễn Ngọc
Bình và Phạm Đức Tuấn, 2007). Vì tầm quan trọng về mặt kinh tế cũng như sinh thái
như vậy, cần thiết phải có những nỗ lực nghiêm túc để bảo tồn sự đa dạng của tre.
Tuy nhiên, đặc tính sinh sản tự nhiên của tre là một trở ngại rất lớn đối với công
tác bảo tồn (Stapleton, 1996). Khác với phần lớn các loài thực vật trên thế giới, hầu hết
các loài tre hiếm khi ra hoa. Khoảng cách ra hoa của tre có thể dài hàng thập kỷ, cá
biệt như Phyllostachys bambusoides, một loài tre lấy gỗ phổ biến ở Nhật Bản, có
khoảng cách ra hoa đạt kỉ lục là 130 năm. Mặc dù thế cũng có những loài tre ra hoa

hàng năm nhưng rất hiếm. Ở tre, hiện tượng ra hoa đồng thời trong các khu vực lớn
của một loài cũng đã được ghi nhận. Nó có thể làm mất một số lượng lớn dân số của
quần thể nếu môi trường sống bị suy thoái và các cây con không thể tồn tại. Quần thể
sẽ không thể phục hồi nếu như vòng đời sinh trưởng không lặp lại và giai đoạn sản
xuất hạt giống không xảy ra. Trong khi đó việc can thiệp thông qua hình thức lưu trữ
vật liệu di truyền hoặc nhân giống là điều không dễ dàng. Hạt giống của tre có thời hạn
sống ngắn. Nhân giống sinh dưỡng lại phức tạp, và có thể làm thu hẹp cơ sở di truyền
ngoài mong đợi. Vì vậy, việc bảo tồn ex-situ vẫn chưa là một lựa chọn khả thi
(Stapleton và Rao, 1995) và do đó đối với mục đích thực tiễn, sự thành công của công
tác bảo tồn đa dạng các loài tre có lẽ phụ thuộc vào việc bảo vệ môi trường sống tự
nhiên cùng với việc quản lý chặt chẽ hoặc trồng rừng. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết tốt
về hệ sinh thái nơi cư ngụ của các loài tre và những tác động mà các biện pháp quản lý
đất đai khác nhau có thể ảnh hưởng lên từng loài (Stapleton, 1996).
Tre được phân bố khắp nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam, với một loạt các
chi khác nhau phù hợp với những vùng sinh thái khác nhau, tuy nhiên số lượng loài,
1


phân loài, giống vẫn chưa được biết rõ. Phân loại học truyền thống ở thực vật chủ yếu
dựa vào những đặc điểm hình thái của cây trồng, trong đó các bộ phận của hoa thường
là những phần kiểu hình khác biệt rõ ràng nhất và hữu ích nhất cho việc phân loại.
Nhưng vì khoảng cách ra hoa của tre có thể kéo dài hàng thập kỉ nên việc phân loại và
định danh chính xác các loài tre là một nhiệm vụ rất khó khăn và vì thế việc phân loại
khoa học của tre đã dần bị bỏ quên. Ngoài ra, việc phân loại thực vật dựa vào kiểu
hình cũng không hòan toàn chính xác (Stapleton và Rao, 1995). Những tác giả khác
nhau có thể sử dụng hệ thống phân loại khác nhau hoặc những bộ phận của cây được
cho là quan trọng nhất để phân loại và do đó kết quả định danh thực vật cũng sẽ có thể
khác nhau.
Việc ra đời của sinh học phân tử có ý nghĩa rất quan trọng trong nghiên cứu đa
dạng di truyền phục vụ công tác bảo tồn và chọn giống bởi nó cung cấp những công cụ

mạnh, nhanh chóng và chính xác để phân loại thực vật. Trong đó việc sử dụng các hệ
thống chỉ thị phân tử sẽ giúp phân biệt và định danh các cá thể một cách chính xác hơn
dựa trên sự đa hình kiểu gene của chúng. Một trong những chỉ thị phân tử được ưa
chuộng là microsatellite hay còn gọi là simple sequence repeat (SSR). SSR cung cấp
công cụ đủ mạnh nhờ có nhiều thuộc tính di truyền mong muốn như tần số đột biến
cao, phát hiện nhiều locus, cho đa hình các locus cao và ổn định, có thể phát hiện các
locus đặc trưng và đa allele, là những chỉ thị đồng trội, đồng phân ly, số lượng phong
phú, phân bố đều khắp bộ gene tại những vị trí chuyên biệt trên nhiễm sắc thể, dễ sử
dụng và có khả năng áp dụng cho việc phân tích kiểu gene với độ chính xác cao (high
throughput genotyping) (Kalia và ctv, 2010).
Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu đa dạng di truyền các loài tre
Việt Nam bằng chỉ thị phân tử SSR” được thực hiện để hiểu rõ hơn mối quan hệ di
truyền giữa các loài tre ở Việt Nam, từ đó làm cơ sở ban đầu cho công tác bảo tồn và
sử dụng có hiệu quả.
1.2. Yêu cầu của đề tài
Nghiên cứu tính đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền của hai mươi hai
loài tre đã thu thập dựa trên chín chỉ thị SSR.
Đánh giá khả năng của chín chỉ thị SSR được sử dụng trong việc phân biệt tính
đa hình giữa hai mươi hai loài tre.

2


1.3. Nội dung thực hiện
Ly trích DNA của hai mươi hai mẫu tre thu thập.
Thực hiện phản ứng PCR với chín cặp mồi SSR, điện di sản phẩm PCR và đọc
kết quả.
Chuyển đổi số liệu từ kết quả điện di sang thuật toán nhị phân, xử lý số liệu
bằng phần mềm NTSYSpc21, đánh giá đa dạng di truyền giữa hai mươi hai mẫu tre.

3


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học cây tre
2.1.1. Phân loại khoa học
Tre là một nhóm thực vật thường xanh đa niên thân gỗ thuộc họ Hòa Thảo
(Poaceae), phân họ Tre (Bambusoideae), tông Tre (Bambuseae). Hơn 1000 loài, 91
chi, 9 phân tông tre tồn tại khắp Thế giới và chúng có khả năng sinh trưởng trong
nhiều vùng địa lý và khí hậu khác nhau. Tre có khả năng sinh trưởng trong các sa mạc
thuộc vùng tiểu lục địa Sahara của Châu Phi cho đến địa hịnh miền núi lạnh lẽo của
dãy Himalaya. Phần lớn các loài tre có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Châu Á, tuy nhiên
có một loài là đặc chủng của Mỹ, Arundinaria gigantea. Kích thước của các loài tre rất
khác nhau. Giống nhỏ nhất cao khoảng 28 cm, trong khi tre gỗ khổng lồ có thể đạt đến
chiều cao 30 m. Dưới đây là phân loại khoa học của tre:
GIỚI: Plantae
NGÀNH: Magnoliophyta
LỚP: Liliopsida
PHÂN LỚP: Commelinidae
BỘ: Cyperales
HỌ: Gramineae (Poaceae)
PHÂN HỌ: Bambusoideae
TÔNG: Bambuseae
Ngoài ra, tre cũng thường được phân biệt bởi hệ thống thân ngầm của nó hoặc
là mọc rải – running hoặc là mọc cụm – clumping (Complete Bamboo – Bamboo
Information Resources).
2.1.2. Hình thái học và sinh lý học
Tre có cấu trúc tuyệt vời và rất khác biệt so với các thực vật khác vốn có chung
một đặc điểm và cấu trúc tương tự. Thành phần chính của cây tre bao gồm thân ngầm,
rễ, thân, cành, lá và hoa.

2.1.2.1. Thân ngầm
Thân ngầm là những thân ngang bắt nguồn từ thân chính và di chuyển dưới mặt
đất. Khi thân ngầm lan truyền trong đất, chúng thu thập và tích lũy nguồn dinh dưỡng
chính cho sự sinh trưởng. Sự tích lũy năng lượng này giúp tre tăng trưởng một cách
4


nhanh chóng và dày đặc. Chính vì thế, tre có thể sử dụng được cả hai nguồn năng
lượng: năng lượng quang hợp và năng lượng tích lũy trong thân ngầm. Theo thời gian,
thân ngầm sẽ tạo ra một mạng lưới ngầm (interconnected system) kết nối các thân tre
trên mặt đất và các thân tre sẽ sinh trưởng nhờ chất dinh dưỡng trong hệ thống thân
ngầm này. Thân ngầm được phân thành từng đốt và được bọc bởi một lớp vỏ bảo vệ.
Các thân ngầm không có lá vì không thể quang hợp dưới mặt đất. Lớp vỏ này bảo vệ
trong quá trình nhô khỏi mặt đất hình thành một thân tre mới. Một thân ngầm khỏe
mạnh thường hơi vàng hoặc ngà, mặc dù thế màu sắc có thể là đỏ, nâu, xanh lá, hoặc
tía. Hình dạng và đặc tính của thân ngầm thay đổi giữa các loài và được chia thành hai
loại chính bao gồm hệ thống pachymorph và hệ thống leptomorph.
Hệ thống thân ngầm leptomorph được tìm thấy ở tre mọc rải. Chúng di chuyển
theo chiều ngang, có xu hướng mọc ra xa thân chính. Hướng và khoảng cách tăng
trưởng của thân ngầm là không thể đoán trước, ở một số loài có thể kéo dài đến 6 m
trong một mùa sinh trưởng duy nhất. Thân ngầm leptomorph thường dài và ốm, tại các
mắt có thể hình thành các chồi phát triển thành thân nổi trên mặt đất hay thân ngầm
mới. Trong tự nhiên, tre mọc rải hầu hết thường được tìm thấy ở khu vực ôn đới, với
các chi đáng chú ý nhất là Phyllostachys và Pleioblastus. Hầu hết các giống có thể
chịu đựng được dưới nhiệt độ đóng băng. Tre mọc rải với hệ thống thân ngầm
leptomorph có khả năng xâm lấn trong tự nhiên và sẽ lan tỏa nhanh chóng trong một
diện tích rộng nếu không được kiểm soát.
Hệ thống thân ngầm pachymorph, được tìm thấy ở tre mọc cụm, kéo dài mỗi
năm một khoảng ngắn. Thân ngầm loại này thường ngắn, mập và dày đặc. Chúng cong
lên phía trên và rất gần với thân chính. Tại các mắt có thể hình thành các rễ hay các

thân ngầm mới. Các thân tre mới chỉ hình thành tại đỉnh của mỗi thân ngầm. Điều này
giải thích tại sao thân ngầm pachymorph lại mọc cong lên trên và hình thành nên các
bụi tre tập trung. Chi phổ biến nhất là Bambusa và chủ yếu được tìm thấy ở các vùng
nhiệt đới. Tre mọc cụm khả năng chịu lạnh kém hơn tre mọc rải (Complete Bamboo –
Bamboo Information Resources).

5


Hình 2.1 Thân ngầm mọc rải. (Nguyễn Ngọc Bình và Phạm Đức
Tuấn, 2007).

Hình 2.2 Thân ngầm mọc cụm. (Nguyễn Ngọc Bình và Phạm
Đức Tuấn, 2007).

6


Hình 2.3 Tre mọc rải. (Complete Bamboo, Bamboo
Information Resources, 2011).

Hình 2.4 Tre mọc cụm, chi Bambusa. (Complete Bamboo,
Bamboo Information Resources, 2011).
7


2.1.2.2. Rễ
Rễ tre có chức năng quan trọng là cố định thân cây xuống mặt đất. Không có rễ
tre, thân cây rất dễ bị tổn thương do thời tiết khắc nghiệt. Nó cũng cho phép giữ trọng
lượng của thân cây, tạo khả năng phát triển nhiều lá hơn với khoảng cách rộng hơn. Rễ

tre cũng đóng vai trò lưu trữ chất dinh dưỡng, tuy nhiên đây không phải là chức năng
chính của rễ. Về hình dạng, gốc rễ thường đối xứng về kích thước và hình dạng.
Chúng hình thành tại gốc của thân cây từ vị trí các mắt của thân ngầm và nói chung
không đi sâu hơn 30 cm dưới mặt đất (Complete Bamboo – Bamboo Information
Resources).

Hình 2.5 Rễ tre đặc trưng của chi Phyllostachys.
(Complete Bamboo, Bamboo Information Resources, 2011).

2.1.2.3. Thân tre
Thân tre là phần dễ dàng phân biệt nhất của cây tre. Thân có thể khác nhau về
kích thước, hình dạng, màu sắc, và thậm chí cả mùi. Hình dạng có thể thay đổi từ mập
hay ốm, cao hay thấp, mọc thẳng hay cong, và cũng có thể không theo một quy luật
như Tre Mai Rùa P. heterocycla f. heterocycla ‘Kiko’. Hầu hết có hình tròn, nhưng
một số có thân hình vuông. Màu cũng có nhiều loại khác nhau. Mặc dù phần lớn là
xanh lá, nhưng cũng có thể là màu nâu, đen, vàng, hoặc có sọc. Một trong những loài
tre hoang dại phổ biến nhất, Tre Đen Phyllostachys nigra, là loài duy nhất sở hữu màu
đen tuyền. Thân tre cũng có thể có nhiều mùi hương khác nhau. Tre Hương Trầm
Phyllostrachys atrovaginata trên thân có một lớp sáp với một mùi thơm dễ chịu tương
tự hương trầm.

8


Thân mới hình thành từ những chồi gọi là măng tre. Chúng thường nhô lên vào
mùa xuân, tuy nhiên thời gian khác nhau giữa các loài. Măng mới mọc được bao phủ
bởi những lớp màng bảo vệ màu nâu với một lớp lông tơ. Những lớp màng này bảo vệ
phần mô mềm của thân con và cung cấp hormone cần thiết cho sự phát triển nhanh
chóng của thân cây. Măng tre hay thân con mọc lên rất dễ bị chết bởi tác động của môi
trường như dinh dưỡng, khí hậu trong một vài tuần đầu tiên. Thực tế, phải mất gần ba

mùa sinh trưởng để hầu hết các thân con có thể trở nên hòan toàn cứng cáp (Complete
Bamboo – Bamboo Information Resources). Điều này cũng là một trở ngại cho sự sinh
tồn của quần thể tre sau khi tre ra hoa, bởi nhiều loài sẽ chết sau hiện tượng ra hoa toàn
bộ và quần thể tre khó có thể phục hồi nếu điều kiện dinh dưỡng kém hoặc các cây con
không có khả năng tồn tại bởi các tác động xấu của môi trường (Stapleton, 1996).

Hình 2.6 Thân tre với những màu sắc khác nhau.
(Complete Bamboo, Bamboo Information Resources,
2011).

2.1.2.4. Cành
Phần lớn các loài tre sẽ phát triển nhiều cành từ một chồi duy nhất, nằm tại mắt.
Một số chi, như Chusquea, có khả năng phát triển nhiều chồi từ mỗi mắt.
2.1.2.5. Lá
Lá có mặt tại tất cả các phần chính của cây tre, bao gồm các thân ngầm, thân
trên mặt đất, và các cành. Các thành phần của lá bao gồm một phiến lá, vỏ, và bẹ lá. Ở
thân ngầm, lá gần như chỉ bao gồm lớp vỏ bọc. Ở giai đoạn này, lá đóng vai trò là lớp
vỏ bảo vệ khi thân ngầm di chuyển trong lòng đất. Sau khi các thân ngầm nhô lên mặt
đất và trở thành một thân tre, phiến lá sẽ hình thành và trở thành bộ phận chiếm ưu thế.
9


Phiến lá có chức năng thực hiện quang hợp tạo năng lượng. Hình dạng phiến lá khác
nhau giữa các loài. Ở một số loài có lá rất lớn và ít, trong khi các loài khác có một số
lượng lớn các lá rất nhỏ. Hình dạng của lá cũng đóng một vai trò lớn trong việc định
danh các loài tre (Complete Bamboo – Bamboo Information Resources).
2.1.2.6. Hiện tượng ra hoa
Khác với phần lớn các loài thực vật trên thế giới, hầu hết các loài tre hiếm khi
ra hoa. Khoảng cách ra hoa của tre có thể dài hàng thập kỉ. Phyllostachys
bambusoides, một loài tre lấy gỗ phổ biến ở Nhật Bản, có khoảng cách ra hoa đạt kỉ

lục là 130 năm. Mặc dù thế cũng có những loài tre ra hoa hàng năm nhưng rất hiếm.
Tre có hiện tượng ra hoa đồng thời (simultaneous). Hiện tượng ra hoa này được
chia làm hai loại: ra hoa toàn bộ (gregarious/mass flowering) hay ra hoa rải rác
(sporadic flowering). Một số loài sẽ ra hoa toàn bộ, một số loài sẽ ra hoa rải rác, nhưng
cũng có những loài có thể có cả hai hiện tượng trên. Trong hiện tượng ra hoa rải rác,
không phải tất cả các thân trong một cụm sẽ ra hoa mà chỉ một phần của từng cụm
trong quần thể mới ra hoa. Trong hiện tượng ra toàn bộ, toàn bộ quần thể tre trong một
khu rừng sẽ hoa cùng một lúc bất kể điều kiện bên ngoài bao gồm khí hậu hay vị trí
địa lý. Tất cả các cụm và tất cả các cây của một cụm sẽ ra hoa trong một khoảng thời
gian có thể kéo dài từ vài tháng đến vài năm (National Mission on Bamboo
Application). Điều này có thể có liên quan đến khả năng nhân giống sinh dưỡng của
tre, nhờ đó mà tre lan tỏa trong một khoảng diện tích rộng. Hình thức này xảy ra do sự
di chuyển của thân ngầm đến một vị trí mới, nhờ đó cũng hình thành nên các dòng
(clone) xuất phát từ một cây chính ban đầu. Thời gian ra hoa cũng có thể đã được lập
trình trong cấu trúc di truyền của loài. Vì thế, tất cả các cây đều ra hoa trong cùng một
khung thời gian chính xác.
Cũng như hầu hết các loài thực vật thuộc họ Hòa Thảo, hoa tre không có cánh
và không có khả năng thu hút côn trùng do thiếu tuyến mật. Tuy nhiên, chúng lại được
cấu tạo đặc biệt thích hợp cho việc thụ phấn nhờ gió. Hiện tượng ra hoa không nhất
thiết dẫn đến việc tạo quả/hạt (Complete Bamboo – Bamboo Information Resources).
Chu kì ra hoa cũng thay đổi giữa các loài. Có loài ra hoa hàng năm, hay khoảng
cách ra hoa ngắn, nhưng rất hiếm, còn hầu hết các loài tre có ý nghĩa cao về mặt kinh
tế thì có hiện tượng ra hoa toàn bộ với khoảng cách ra hoa dài và cố định. Cũng có vài
loài ra hoa rải rác với khoảng cách ra hoa dài nhưng không cố định.
10


Hình 2.7 Hoa tre. (Complete Bamboo, Bamboo
Information Resources, 2011).

Ảnh hưởng của việc ra hoa cũng khác nhau. Một số loài sẽ chết sau một lần ra
hoa/tạo quả đầu tiên và cũng là duy nhất. Một số loài sau khi tạo quả sẽ chết một phần
và thay thế các phần đã chết. Cũng có những loài không chết nhưng ra hoa và tạo quả
đều đặn hoặc không đều đặn.
Trong hiện tượng ra hoa toàn bộ, toàn bộ các cụm ra hoa và vì thế là toàn bộ
các thân sẽ chết. Trong ra hoa rải rác, chỉ các thân ra hoa mới chết, còn bản thân cụm
có thể chết hoặc không, và thậm chí trong thực tế các thân còn sống có thể được trẻ lại
và hồi sinh để tiếp tục phát triển thành những thân khỏe mạnh. Trong ra hoa rải rác,
khi tất cả các thân trong một cụm ra hoa, trong hầu hết trường hợp, các cụm sẽ chết,
nhưng có nhiều loài vẫn tiếp tục sản sinh ra những thân khỏe mạnh mới. Nguyên nhân
của hiện tượng tre chết sau khi ra hoa là do cây tập trung toàn bộ năng lượng cho việc
ra hoa. Có thể thấy rõ nhất là ở giai đoạn này, việc tạo lá bị gián đoạn dẫn đến nguồn
năng lượng tạo ra do quang hợp bị suy giảm. Do vậy, những cây tre sẽ sống dựa vào
chất dinh dưỡng được lưu trữ trong các thân ngầm và thân. Tuy vậy, cũng có một số
loài tiếp tục tạo lá vào mùa xuân, và ra hoa trong mùa hè. Nhưng nhìn chung, việc ra
hoa đồng thời xảy ra trong quẩn thể tre thường sẽ làm cây bị suy yếu trong một vài
năm rồi mới có thể hồi phục (National Mission on Bamboo Application). Nếu trong
giai đoạn này, môi trường đất bị suy giảm dinh dưỡng thì quần thể tre có thể bị sụt
giảm một số lượng lớn cá thể.

11


2.2. Vai trò của tre
Hầu hết các loài tre phân bố tự nhiên ở các vùng đồi núi, trong các khu rừng gỗ
tự nhiên và nó thường nằm ở tầng hai trong cấu trúc của rừng. Tán lá cung cấp bóng
mát, làm giảm động năng của hạt mưa. Hệ thống rễ và thân ngầm dày đặc của tre phân
bố tập trung ở tầng đất mặt, nên có tác dụng làm tăng độ xốp, tăng khả năng thấm
nước của đất, bám giữ đất tốt. Do đó rừng tự nhiên có tre tăng được khả năng chống
xói mòn của đất trong mùa mưa và tăng dòng chảy kiệt trong mùa khô, nên điều tiết tốt

hơn dòng chảy của các lưu vực sông ngòi ở miền núi, đặc biệt là ở các vùng đầu nguồn
của các lưu vực sông quan trọng ở nước ta. Hiểu được công dụng giúp tăng độ bền
vững của nền đất, nhân dân ta từ lâu đã có kinh nghiệm trồng các bụi tre ven theo các
bờ sông, suối, chân đê, tạo thành các hành lang cây xanh nhằm chống xói lở các bờ
sông suối và các chân đê trong mùa nước lũ.
Tre là các loài cây cho sợi dài, thân tròn, rỗng, nhẹ, nhưng rất dẻo và dễ uốn
cong, chẻ thành nan, mảnh nhỏ dễ dàng, có độ bền cao, ít co trương, nên chúng là
nguyên liệu để sản xuất ra rất nhiều các đồ dùng trong sản xuất và đời sống của nhân
dân ta. Đặc biệt tre là nguyên liệu của các nghề phụ đan lát ở nông thôn, để sử dụng có
hiệu quả hàng triệu công lao động nông nhàn ở nông thôn, góp phần tích cực trong
chương trình xoá đói giảm nghèo của Chính phủ. Bên cạnh đó, tre có ưu điểm đặc biệt
là chúng có tốc độ sinh trưởng rất nhanh, tăng trưởng về chiều cao có thể đạt tới 20 –
30 cm/24 giờ. Đặc biệt có ngày đạt tới tốc độ sinh trưởng về chiều cao là 60 – 70
cm/24 giờ (Luồng trồng ở Thanh Hoá) (Nguyễn Ngọc Bình và Phạm Đức Tuấn, 2007).
Hơn nữa, nhờ việc tạo thân mới từ hệ thống thân ngầm nên việc thu hoạch thân tre sẽ
không làm ảnh hưởng đến đất (Soderstrom và Calderon 1979).
Ở miền nhiệt đới và đặc biệt là ở châu Á, sau thóc gạo, người ta coi tre trúc là
đối tượng chủ yếu mà đời sống con người phải nương tựa vào (IT Haig và MA
Huberman, 1959). Rừng tre ngoài cung cấp cây tre, còn cung cấp măng làm thực phẩm
có giá trị dinh dưỡng cao, sử dụng trong nước và xuất khẩu. Ở Châu Á, giá trị kinh tế
thương mại của tre ít nhất là 7 tỉ USD một năm (Stevens 1995). Liese (1985) báo cáo
rằng trong năm 1979, từ Đài Loan tre và sản phẩm có nguồn gốc từ tre đã được xuất
khẩu tới hơn 80 quốc gia, đạt giá trị xuất khẩu là 116 triệu USD. Giá trị xuất khẩu của
Đài Loan chắc chắn đã tăng lên đáng kể kể từ đó. Ở Việt Nam những năm gần đây
cũng đã nhập nhiều giống tre, trồng tre để lấy măng, hoặc kết hợp cung cấp cây tre và
12


măng. Tỉnh Quảng Trị trong mấy năm gần đây đã trồng nhiều Tre điềm trúc thu 60
triệu đồng/ha/năm (giá bán 1 kg măng tươi 3.000 đồng) (Nguyễn Ngọc Bình và Phạm

Đức Tuấn, 2007).
Tre không những có vai trò trong tự nhiên, trong đời sống kinh tế con người mà
hiện nay tre còn trở thành một sản phẩm trang trí cho không gian sống. Khi đời sống
con người ngày càng phát triển thì chất lượng của môi trường sống ngày càng được
chú trọng hơn. Con người ngày càng có xu hướng hướng về thiên nhiên. Ngoài những
loài hoa, cây cỏ thông dụng khác, tre đang dần trở thành một lựa chọn thích hợp bởi
tính dân dã nhưng nghệ thuật khi xuất hiện với nhiều chủng loại với màu sắc, kích
thước, hình dạng khác nhau. Hơn nữa, tre lại rất linh hoạt, thích nghi với nhiều điều
kiện môi trường cũng như chăm bón cũng khá dễ dàng nên rất thích hợp cho việc trồng
trang trí cho không gian xanh trong nhà, vườn.
Hiện nay, biến đổi khí hậu là mối quan tâm hàng đầu không chỉ ở Việt Nam mà
của toàn bộ thế giới. Vì thế, việc ứng phó với sự thay đổi khí hậu cũng trở thành một
nhiệm vụ cấp bách. Việc bảo tồn và xây dựng các mảng xanh được xem là chủ yếu để
ứng phó và thích nghi với biến đổi khí hậu, vì rừng hoạt động như một bể chứa carbon,
giúp loại bớt khí thải nhà kính (GHG), vấn đề này được Tổ chức liên chính phủ vì biến
đổi khí hậu (IPCC) công nhận. Việc làm sạch môi trường dựa trên cơ sở thực vật có
khả năng hấp thụ CO2 thông qua quá trình quang hợp. Vì vậy, nghiên cứu các thực vật
có khả năng hấp thụ CO2 cao và hiệu quả rất được chú trọng, để góp phần đáng kể làm
giảm lượng khí CO2 trong bầu khí quyển, gây hiệu ứng nhà kính. Ngoài ra, các nghiên
cứu về khả năng giữ đất, chống bão lụt của hệ thống thực vật cũng góp phần đáng kể
trong sự ứng phó với biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu của TS. Diệp Thị Mỹ Hạnh và
ctv (2008 – 2010) cho thấy vai trò của cây tre trong sự ứng phó với biến đổi khí hậu.
Mặc dù tre rất phổ biến nhưng vẫn chưa có một biện pháp quản lý cụ thể nào
được xem là cần thiết. Trong khi đó nhu cầu về tre ngày càng tăng xuất phát từ sự tăng
dân số nông thôn, tăng các khu đô thị và mở rộng hoạt động thương mại quốc tế đang
dẫn đến sự thu hẹp của các quần thể tre hiện nay và vì thế việc bảo tồn tre đang là vấn
đề đáng được quan tâm. Mặt khác, sự đa công dụng của tre cũng là một động lực cho
các tổ chức thực hiện việc bảo tồn nhằm hỗ trợ sự phát triển bền vững.

13

2.3. Đa dạng di truyền và đa dạng sinh học
2.3.1. Khái niệm cơ bản
Đa dạng sinh học đề cập đến những khác biệt trong thế giới sinh vật, về vật liệu
di truyền của chúng và hệ sinh thái trong đó sinh vật tồn tại. Sự đa dạng sinh học có
thể biểu hiện ở ba mức độ khác nhau:
 Đa dạng di truyền: đề cập đến sự đa dạng trong cấu trúc gene và kiểu gene,
 Đa dạng loài: đề cập đến mức độ phong phú về loài trong một khu vực nhất
định,
 Đa dạng hệ sinh thái: đề cập đến các quần xã độc lập của các loài và môi trường
bao quanh chúng.
Đa dạng di truyền đề cập đến những biến dị trong cấu trúc gene và kiểu gene
trong một loài hoặc giữa các loài khác nhau. Nó là sự tổng hợp của tất cả các biến dị
trong thông tin di truyền chứa trong các gene của từng cá thể thực vật, động vật và vi
sinh vật (Stapleton và Rao, 1995). Xét cho cùng, đa dạng di truyền chính là sự biến dị
do tổ hợp trình tự của bốn loại base cơ bản tạo nên mã di truyền. Sự biến dị hình thành
ở một cá thể sinh sản hữu tính do đột biến gene, đột biến nhiễm sắc thể có thể được
nhân rộng trong quần thể nhờ sự phân ly vào các giao tử và tái tổ hợp trong hợp tử.
2.3.2. Ý nghĩa của đa dạng di truyền và nghiên cứu đa dạng di truyền
Tính đa dạng trong loài cho phép một sinh vật có thể thích ứng với những thay
đổi của môi trường, khí hậu hoặc các phương pháp trồng trọt, hay sự hiện diện của
những yếu tố gây stress sinh học và phi sinh học. Như vậy, đa dạng di truyền có ý
nghĩa rất lớn về mặt tiến hóa (Stapleton và Rao, 1995). Nói cách khác, khía cạnh biến
dị di truyền trong quần thể giao phối cùng loài là cơ sở của hiện tượng chọn lọc cũng
như cải biến thực vật. Vì vậy, bảo tồn đa dạng di truyền của thực vật là việc làm rất
cần thiết hiện tại cũng như trong tương lai.
Đa dạng sinh học nói chung rất quan trọng đối với sự phát triển. Cần hiểu được
rằng chỉ có sự đa dạng mới đưa đến sự bền vững. Chỉ có sự đa dạng mới hỗ trợ các hệ
thống xã hội và kinh tế phát triển mạnh từ đó cho phép những người nghèo nhất đáp

ứng được nguồn thực phẩm và dinh dưỡng cần thiết cho bản thân họ, và duy trì sự đa
dạng trong hệ thống canh tác của các nước trên thế giới (Shiva, 1994).
Vài năm gần đây, con người ngày càng nhận thức được tầm quan trọng của việc
áp dụng một cái nhìn toàn diện về đa dạng di truyền, trong đó bao gồm đa dạng di
14


truyền trong nông nghiệp và tầm quan trọng của việc kết hợp giữa bảo tồn với sử dụng
và phát triển bền vững (Rao và Hodgkin, 2001). Những nguyên tắc này đã được ghi
nhận trong Công ước Đa dạng Sinh học và Kế hoạch Hành động Toàn cầu của Tổ
chức Lương thực và Nông nghiệp Thế giới. Mục đích chính là nhằm hiểu được sự
phân bố và mức độ đa dạng di truyền của các loài thực vật, để phục vụ cho công tác
bảo tồn và sử dụng đa dạng di truyền một cách hiệu quả. Đa dạng di truyền thực vật
thay đổi theo thời gian và không gian. Mức độ và sự phân phối của đa dạng di truyền
trong một loài thực vật phụ thuộc vào hệ thống sinh sản và sự tiến hóa của loài đó, các
yếu tố địa lý và sinh thái, hiện tượng “cổ chai” xảy ra trong quá khứ làm số lượng loài
bị thu hẹp, và thường gây ra bởi tác động của con người. Sự đa dạng của một loài phần
lớn được nghiên cứu trong một quần thể, hoặc giữa một số quần thể khác nhau của
cùng một loài.
Hiểu rõ hơn về đa dạng di truyền và sự phân bố của nó sẽ giúp ích cho việc bảo
tồn và sử dụng có hiệu quả. Nó giúp ta xác định cái gì và nơi nào cần được bảo tồn, và
cũng giúp hiểu rõ hơn về phân loại học, nguồn gốc và sự tiến hóa của các loài cây
trồng ta quan tâm. Điều này là rất cần thiết cho việc thu thập và sử dụng bất kỳ loài
thực vật nào và họ hàng hoang dã của nó. Để bảo tồn nguồn gene tốt hơn, cũng cần
phải hiểu sự đa dạng di truyền có trong bộ sưu tập. Điều này sẽ giúp hợp lý hóa bộ sưu
tập, phát triển và ứng dụng những phương thức tốt hơn để tái sinh nguồn gene. Thông
tin về đa dạng di truyền của bộ sưu tập gene sẽ giúp khai thác các nguồn lực có sẵn
theo nhiều cách có hiệu quả hơn (Rao và Hodgkin, 2001).
2.4. Chỉ thị phân tử
2.4.1. Khái niệm cơ bản

Chỉ thị di truyền thể hiện sự khác biệt về mặt di truyền giữa các cá thể hay các
loài riêng lẻ, và có thể sử dụng để phân biệt các cá thể trong một quần thể. Nhìn
chung, chỉ thị di truyền không đại diện cho bản thân các gene mục tiêu mà đóng vai trò
là một dấu hiệu để nhận biết sự hiện diện của gene mục tiêu. Chúng định vị rất gần với
những gene có thể là gene mục tiêu. Chúng không ảnh hưởng đến kiểu hình của tính
trạng quan tâm bởi chỉ định vị gần hoặc liên kết với những gene kiểm soát tính trạng.
Tất cả chỉ thị di truyền chiếm một vị trí chuyên biệt trong bộ gene trên nhiễm sắc thể
gọi là “locus” (Collard và ctv, 2005) và được chia thành 3 loại chính:
 Chỉ thị hình thái là những đặc tính hay tính trạng kiểu hình, nhìn thấy được
15