NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ MẪU GIỐNG VỪNG (Sesamum spp.) Ở PHÍA NAM VIỆT NAM SỬ DỤNG ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR (SIMPLE SEQUENCE REPEATS)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA NÔNG HỌC

**************

NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ MẪU GIỐNG
VỪNG (Sesamum spp.) Ở PHÍA NAM VIỆT NAM SỬ DỤNG
ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ CHỈ THỊ PHÂN TỬ
SSR (SIMPLE SEQUENCE REPEATS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 03/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA NÔNG HỌC

**************

NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ MẪU GIỐNG
VỪNG (Sesamum spp.) Ở PHÍA NAM VIỆT NAM SỬ DỤNG
ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI `VÀ CHỈ THỊ PHÂN TỬ
SSR (SIMPLE SEQUENCE REPEATS)

Chuyên ngành: Kỹ thuật trồng trọt
Mã số

: 60.62.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Hướng dẫn Khoa học:
TS. BÙI MINH TRÍ

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 03/2012


NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ MẪU GIỐNG
VỪNG (Sesamum spp.) Ở PHÍA NAM VIỆT NAM SỬ DỤNG
ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ CHỈ THỊ PHÂN TỬ
SSR (SIMPLE SEQUENCE REPEATS)

NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG

Hội đồng chấm luận văn:
1. Chủ tịch:

GS.TS MAI VĂN QUYỀN
Viện CN Sau thu hoạch

2. Thư ký:

TS. PHẠM THỊ MINH TÂM

Trường Đại học Nông Lâm TPHCM

3. Phản biện 1: PGS. TRỊNH XUÂN VŨ
Trung tâm CNSH TP.HCM
4. Phản biện 2: TS. VÕ THÁI DÂN
Trường Đại học Nông Lâm TPHCM
5. Ủy viên:

TS. BÙI MINH TRÍ
Trường Đại học Nông Lâm TPHCM

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Nguyễn Thị Thùy Dương, sinh ngày 16 tháng 12 năm 1983 tại
quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ; là con của ông Nguyễn Văn Nở và bà Nguyễn
Thị Thảnh.
Tốt nghiệp Tú tài tại Trường Trung học phổ thông chuyên Lý Tự Trọng,
quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ.
Tốt nghiệp Đại học ngành Công Nghệ Sinh Học, hệ chính quy tại Đại học
Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, năm 2005
Sau đó làm việc tại Viện Nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường,
Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh.
Tháng 9 năm 2007 theo học Cao học ngành Nông học tại Đại học Nông
Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng gia đình:

Năm kết hôn: 2007
- Chồng: Hà Mạnh Hùng
- Con: Hà Nam, sinh năm 2009
Địa chỉ liên lạc: Viện Nghiên cứu Công nghệ sinh học và Môi trường, Đại
học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Điện thoại cá nhân: 0935 54 3377
Điện thoại cơ quan: 08-37220294
Email:

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi. Các số liệu, kết
quả được nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được bất cứ ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Người cam đoan

Nguyễn Thị Thùy Dương

iii


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn:
- Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh;
- Các Thầy Cô trong Khoa Nông học cùng các Thầy Cô đã trực tiếp giảng
dạy trong suốt 2 năm cao học vừa qua, cám ơn các Thầy Cô đã hỗ trợ và tạo điều
kiện tốt cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng gửi lời biết ơn đến:

- TS. Bùi Minh Trí đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và truyền đạt những kinh
nghiệm quý báu cũng như tạo điều kiện tốt nhất cho việc thực hiện và hoàn tất đề tài
tốt nghiệp.
- Cô Nguyễn Thị Xuyến, trường Cao đẳng Nông nghiệp Nam Bộ, tỉnh Tiền
Giang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian trồng và thu thập mẫu
vừng ngoài đồng.
- TS. Phạm Đức Toàn đã hết lòng chỉ dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.
- Em Huỳnh Quốc Thái đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong việc thực hiện thí
nghiệm trồng vừng ngoài đồng ruộng.
- Chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam - Thụy Điển (SIDA/SAREC)
đã hỗ trợ tài chính thực hiện đề tài này.
- Gia đình, các bạn, đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ và góp ý cho tôi trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
TP. HCM, tháng 03 năm 2012

Nguyễn Thị Thùy Dương

iv


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu đa dạng di truyền một số mẫu giống vừng
(Sesamum spp.) ở phía nam Việt Nam sử dụng đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử
SSR (simple sequence repeats)” được tiến hành tại khu thực nghiệm trường Cao
đẳng Nông nghiệp Nam Bộ, tỉnh Tiền Giang và tại phòng thí nghiệm Công nghệ
sinh học thực vật – Viện nghiên cứu công nghệ sinh học và môi trường – Trường
Đại học Nông Lâm Tp.HCM, thời gian thực hiện từ tháng 3 năm 2008 đến tháng 10
năm 2009.
Nghiên cứu được thực hiện trong đề tài bao gồm:

- Bố trí thí nghiệm ngoài đồng cho 13 mẫu giống vừng thu thập từ các tỉnh
phía nam Việt Nam. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên
(RCBD) một nhân tố với 13 nghiệm thức (tương đương 13 mẫu giống vừng), 3 lần
lặp lại tương ứng với 3 khối. Theo dõi và ghi nhận các số liệu về 14 đặc điểm hình
thái, sử dụng phần mềm Statgraphics XV phân tích số liệu và xây dựng cây phân
nhóm di truyền dựa trên các đặc điểm hình thái.
- Phân tích sự đa dạng di truyền của 13 mẫu giống vừng thí nghiệm với 10
cặp mồi SSR. Sử dụng phần mềm Popgen 1.32 để phân tích các chỉ số đa dạng di
truyền và phần mềm Alerquin 3.1 phân tích biến động di truyền trong mỗi mẫu
giống vừng và giữa 13 mẫu giống với nhau. Xây dựng cây phân nhóm di truyền
theo phương pháp UPGMA bằng phần mềm NTSYSpc 2.1 kết hợp phân tích độ tin
cậy của sự phân nhóm thông qua hệ số Bootstrap (sử dụng phần mềm Freetree kết
hợp Treeview 3.2).
Kết quả thu được như sau:
1. Có sự khác biệt rõ rệt về các đặc điểm hình thái giữa 13 mẫu giống vừng
(p<0,05) (trừ tính trạng ngày thu hoạch (p>0,05)).
2. Kết quả xây dựng cây phân nhóm di truyền dựa vào đặc điểm hình thái cho
ta 2 nhóm lớn: Nhóm I bao gồm 2 mẫu giống vừng 26CT và 107CABO;
Nhóm II bao gồm các mẫu giống vừng còn lại.

v


3. Sử dụng 10 cặp mồi phát hiện các chỉ thị SSR, kết quả thu được 63 băng, đều
là các băng đa hình (tỉ lệ băng đa hình chiếm 100%).
4. Kết quả phân tích cho thấy chỉ số đa hình (PIC) của các mồi dao động trong
khoảng từ 0,1 đến 0,9, trung bình 0,6. Trong đó, mồi Sesame-09 cho PIC cao
nhất (0,9), còn mồi GBssr-sa-33 cho PIC thấp nhất (0,1). Chỉ số Nm (gene
flow) dao động trong khoảng từ 0,02 đến 0,296, trung bình khoảng 0,14.
5. Chỉ số dị hợp tử HE (Expected heterozygosity) nằm trong khoảng 0,1 đến 0,9,

trung bình khoảng 0,6; HO (observed heterozygosity) trung bình 0,4, dao
động trong khoảng 0,03 (mồi GBssr-sa-33)-0,80 (mồi GBssr-sa-08). Còn chỉ
số dị hợp tử trung bình (Ave-HE) của mỗi mồi trên 13 mẫu giống vừng khá
thấp, dao động từ 0,02-0,45, trung bình khoảng 0,21.
6. Trắc nghiệm AMOVA thể hiện phần trăm biến động di truyền giữa 13 mẫu
giống vừng thí nghiệm khá cao (64,1%), còn sự biến động di truyền trong
mỗi mẫu giống vừng thí nghiệm là khá thấp (35,9%)
7. Cây phân nhóm di truyền dựa vào các chỉ thị SSR chia 13 mẫu giống vừng
làm 3 nhóm: nhóm I gồm mẫu giống 54CABO; nhóm II gồm mẫu giống 107
CABO; nhóm III bao gồm 11 mẫu giống còn lại.

vi


SUMMARY
The thesis “Combination of morphological and SSR (Simple Sequence
Repeats) markers in genetic diversity analysis of seasame accessions (Sesamum
indicum L.) in the South of Vietnam” was carried out at the reseach station of
Southern Agricultural College in Tien Giang and in plant biotechnology laboratory,
Reseach Insitute of Biotechnology and Enviroment, University of Agriculture and
Forestry in Ho Chi Minh City. Experiments were carried out from March 2008 to
October 2009.
Thirteen sesame accessions used in this study were collected from various
regions in southern Vietnam and Cambodia. The field layout was based on
Randomized Complete Block Design with three replications. Fourteen agronomic
traits were recorded, then the data were calculated using Microsoft excel and
Statgraphics XV while phylogenetic relationship between accessions were
estimated using group average cluster analysis. Ten SSR markers were used to
estimate genetic diversity of the 13 accessions. Genetics variation and genetic
structure were computed with the POPGEN software version 1.32. Analysis of

molecular variance (AMOVA) was generated using Alerquin software version 3.1.
UPGMA dendrogram was built by using NTSYSpc 2.1 software, bootstrap analysis
was done using Freetree and Treeview 3.2 softwares. The ontained results indicated
that among 13 sesame accessions, there were significant differences between the
accessions for almost characters (p ≤ 0.05) (accept the harvest day (p>0.05). Cluster
analysis for phylogenetic relationship between accessions showed that sesame
accessions grouped into two main clusters: the first group consisted 26CT and
107CABO, while the second group included all of the remaining accessions.
SSR analysis with ten primers gave 63 amplicons. Rate of polymorphics was
100%. The polymorphism information contents (PIC) of markers varied from 0.10
to 0.90 with an average of 0.60. The marker “Sesame-09” revealed a highest PIC of
0.90, while the marker “GBssr-sa-33” had the lowest PIC of 0.10. Gene flow (Nm)
was found of 0.14 on average and ranged from 0.02 to 0.29. Expected
heterozygosity (HE) ranged from 0.10 to 0.90 with a mean of 0.60. Average of
vii


observed heterozygosity (HO) was 0.4 and ranged between 0.03 (GBssr-sa-33) and
0.80 (GBssr-sa-08). Average heterozygosity (Ave-HE) of each locus was low among
13 sesame accessions with an average of 0.21 and ranged from 0.02 to 0.45. The
results from analysis of molecular variance (AMOVA) of 13 sesame accessions
displayed a high percentage of genetic variation among populations (64.1%) and
percentage of genetic variation within population was as low as 35.9%. Dendrogram
based on UPGMA analysis grouped the 13 sesame accessions into three main
groups. Group I and group II had only one accession (54CABO and 107CABO
accession, respectively). Cluster III was the biggest group and included 11
accessions.

viii

MỤC LỤC
CHƯƠNG

TRANG

Trang tựa
Trang chuẩn y .............................................................................................................. i
Lý lịch cá nhân ........................................................................................................... ii
Lời cam đoan .............................................................................................................iii
Lời cảm tạ .................................................................................................................. iv
Tóm tắt ........................................................................................................................ v
Summary ................................................................................................................... vii
Mục lục ...................................................................................................................... ix
Danh sách các chữ viết tắt .......................................................................................xiii
Danh sách các bảng ................................................................................................... xv
Danh sách các hình .................................................................................................. xvi
1 GIỚI THIỆU ............................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu, yêu cầu và giới hạn của đề tài .............................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu ............................................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu .............................................................................................................. 2
1.2.3. Giới hạn đề tài ................................................................................................... 2
2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................................... 3
2.1. Nguồn gốc và phân bố .......................................................................................... 3
2.2. Công dụng và giá trị kinh tế ................................................................................. 3
2.2.1. Giá trị dinh dưỡng trong hạt vừng ..................................................................... 3
2.2.2. Công dụng.......................................................................................................... 4
2.3. Tình hình sản xuất trong và ngoài nước ............................................................... 5
2.4. Phân loại và đặc điểm thực vật học ...................................................................... 7

2.4.1. Phân loại ............................................................................................................ 7
2.4.2. Đặc điểm thực vật học cây vừng ....................................................................... 8
2.5. Sự sinh trưởng và phát triển của cây vừng ......................................................... 11
2.6. Điều kiện sinh thái .............................................................................................. 13
ix


2.6.1. Điều kiện nhiệt độ ........................................................................................... 13
2.6.2. Điều kiện ánh sáng .......................................................................................... 13
2.6.3. Yêu cầu về lượng nước .................................................................................... 13
2.6.4. Cao độ .............................................................................................................. 14
2.6.5. Gió ................................................................................................................... 14
2.6.6. Đất đai.............................................................................................................. 14
2.7. Một số nghiên cứu trên cây vừng ....................................................................... 15
2.8. Đa dạng di truyền và một số kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di
truyền .............................................................................................................. 18
2.8.1. Giới thiệu về đa dạng sinh học ........................................................................ 18
2.8.2. Sự đa dạng về di truyền ................................................................................... 18
2.8.3. Các kỹ thuật được sử dụng để nghiên cứu và đánh giá đa dạng di truyền ..... 20
2.8.3.1. Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) ............................................... 20
2.8.3.2. Các chỉ thị được sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền.............................. 21
2.9. Giới thiệu về kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeats) hay Microsatellites .... 23
2.9.1. Khái niệm về SSR ........................................................................................... 23
2.9.2. Vai trò của SSR ............................................................................................... 23
2.9.3. Kỹ thuật phân tích đa dạng di truyền sử dụng chỉ thị phân tử SSR (kỹ thuật
SSR) ................................................................................................................ 24
3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 26
3.1. Thời gian và địa điểm ......................................................................................... 26
3.2. Nội dung 1: Khảo sát đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái 13 mẫu
mẫu giống vừng trồng thực nghiệm ............................................................... 26

3.2.1. Vật liệu ........................................................................................................... 26
3.2.2. Bố trí thí nghiệm .............................................................................................. 27
3.2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 28
3.2.3.1. Ghi nhận các đặc điểm hình thái .................................................................. 28
3.2.3.2. Phân tích số liệu............................................................................................ 29
3.3. Nội dung 2: Khảo sát đa dạng di truyền 13 mẫu mẫu giống vừng bằng kỹ thuật
SSR ................................................................................................................. 29
3.3.1. Vật liệu ............................................................................................................ 29
x


3.3.2. Hóa chất và thiết bị phản ứng SSR .................................................................. 30
3.3.3. Thiết bị và dụng cụ .......................................................................................... 31
3.3.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 32
3.3.4.1. Quy trình ly trích DNA................................................................................. 32
3.3.4.2. Phản ứng PCR-SSR ...................................................................................... 33
3.3.4.3. Phản ứng SSR ............................................................................................... 33
3.3.4.4. Phân tích số liệu............................................................................................ 34
4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................ 36
4.1. Khảo sát đa dạng di truyền dựa trên đặc điểm hình thái 13 mẫu giống vừng
trồng thực nghiệm........................................................................................... 36
4.1.1. Chiều cao cây .................................................................................................. 37
4.1.2. Độ dài lóng ...................................................................................................... 37
4.1.3. Sự phân nhánh ................................................................................................. 38
4.1.4. Tổng số lá trên cây .......................................................................................... 43
4.1.5. Sự hình thành trái ............................................................................................ 44
4.1.6. Số trái trên vòng lá .......................................................................................... 46
4.1.7. Các tính trạng liên quan đến năng suất các mẫu giống vừng .......................... 47
4.1.8. Một số hiện tượng khác thường quan sát được trong quá trình gieo trồng
ngoài đồng ...................................................................................................... 49

4.1.9. Xây dựng cây phân nhóm dựa vào các tính trạng hình thái ............................ 51
4.2. Khảo sát đa dạng di truyền 13 mẫu giống vừng trồng thực nghiệm bằng kỹ
thuật SSR ........................................................................................................ 53
4.2.1. Kết quả ly trích DNA ...................................................................................... 53
4.2.2. Kết quả điện di trên máy giải trình tự ABI3100 của các sản phẩm PCR ........ 53
4.2.3. Đánh giá sự đa dạng gen của các mẫu giống vừng thí nghiệm ....................... 54
4.2.4. Đánh giá sự biến thiên trong quần thể các mẫu giống vừng thí nghiệm ......... 57
4.2.5. Đánh giá mối quan hệ di truyền của 13 mẫu giống vừng thí nghiệm ............. 57
5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................... 62
5.1. Kết luận .............................................................................................................. 62
xi


5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 64
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 67

xii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AFLP: Amplified fragment length polymorphism (Kỹ thuật đa hình về chiều dài các
đoạn DNA được nhân bản)
AMOVA: the analysis of molecular variance (Phân tích nguồn biến lượng phân tử)
ANOVA: analysis of variance (phân tích nguồn biến lượng)
ASPAC: The Australasian Soil & Plant Analysis Council (Hội đồng phân tích đất
và cây trồng Úc)
Ave-HE: Average heterozygosity (Chỉ số dị hợp tử trung bình)
bp: base pair (cặp bazơ)
DNA: Deoxyribonucleic acid

dNTP: Deoxyribonucleotide triphosphate
EB: extraction buffer (dịch ly trích)
EDTA: Ethylene Diamine Tetra acetic Acid
FAO: Food and Agriculture Organization (Tổ chức Nông Lương Thế giới)
H: Shannon's Information index (Chỉ số Shannon)
HE: expected heterozygosity (Hệ số dị hợp tử mong đợi)
HO: observed heterozygosity (Hệ số dị hợp tử quan sát)
Na: number of alleles (Số alen)
Ne: Effective number of alleles (Số ellen thực tế)
Nm: gene flow (Dòng chảy gen hay Di nhập gen)
NTSYS: Numercial Taxonomy System
OD: Optical density (Mật độ quang)
PCA: Principal coordinate analysis
PCR: Polymerase Chain Reaction (Phản ứng nhân bản DNA in-vitro)
PIC: polymorphism information content (Chỉ số đa hình)
RAPD: Random amplified polymorphic DNA (Đa hình các đoạn DNA được nhân
bản ngẫu nhiên)
RCBD: Randomized Complete Block Design (Kiểu bố trí thí nghiệm khối hoàn
toàn ngẫu nhiên)

xiii


RFLP: Restriction fragment length polymorphism (Đa hình chiều dài các đoạn
DNA cắt giới hạn)
SDS: Sodium Dodecyl Sulfat
SSCP: Single-strand conformation polymorphism (Đa hình trong mạch đơn của
DNA)
SSRs: Simple Sequence Repeats (Đoạn trình tự lặp lại đơn giản)
Ta: Annealing temperature (Nhiệt độ bắt cặp)

Taq-polymerase: Thermus aquaticus polymerase
TBE: Tris – borate – EDTA
TE: Tris – EDTA
Tm: Melting temperature (Nhiệt độ nóng chảy)
UPGMA: Unweighted Pair Group Method with Arithmetic (Phương pháp tính
khoảng cách trung bình với giá trị số đại số)
WWF: The World Wide Fund for Nature (Quỹ quốc tế bảo vệ thiên nhiên)

xiv


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ở các nước trồng vừng chính 2007 ...... 6
Bảng 2.2 Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển cây vừng .................................... 12
Bảng 3.1 Danh sách các mẫu mẫu giống vừng sử dụng trong thí nghiệm. ............. 27
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu theo dõi và cách thu thập số liệu ngoài đồng ....................... 28
Bảng 3.3 Danh sách mồi sử dụng trong phản ứng PCR-SSR .................................. 31
Bảng 3.4 Thành phần hoá chất sử dụng trong phản ứng PCR-SSR ........................ 33
Bảng 3.5 Chu kỳ nhiệt của phản ứng PCR-SSR ...................................................... 33
Bảng 3.6 Thành phần hóa chất điện di sản phẩm SSR bằng máy giải trình tự gen
ABI 3100 .................................................................................................. 34
Bảng 4.1 Kết quả thống kê về chiều cao cây, số nhánh và độ dài lóng của 13 mẫu
giống vừng ............................................................................................... 38
Bảng 4.2 Kết quả thống kê về sự phân nhánh của 13 mẫu giống vừng ................... 39
Bảng 4.3 Kết quả thống kê về tổng số lá trên cây của 13 mẫu giống vừng ............. 44
Bảng 4.4 Kết quả thống kê về ngày ra hoa, ra trái đầu tiên, kích thước trái, số
trái/vòng lá của 13 mẫu giống vừng thí nghiệm ...................................... 44
Bảng 4.5 Các chỉ tiêu về năng suất trên 13 mẫu giống vừng trồng thí nghiệm ....... 48
Bảng 4.6 Sản phẩm khuyếch đại của 10 cặp mồi sử dụng để nghiên cứu đa dạng di
truyền của 13 mẫu giống vừng................................................................. 54

Bảng 4.7 Kết quả phân tích đa dạng di truyền bằng phần mềm POPGEN 3.2 ........ 56
Bảng 4.8 Kết quả phân tích biến động di truyền (AMOVA) của 13 mẫu giống vừng
thí nghiệm bằng chỉ thị phân tử SSR ....................................................... 57

xv


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Hạt vừng đen (Sessamum indicum L.) và vừng vàng (Sesamum oriental
L.) ........................................................................................................... ........7
Hình 2.2 Rễ vừng có dạng cọc và nhiều rễ phụ ......................................................... 8
Hình 2.3 Các dạng trái khi thu hoạch ...................................................................... 10
Hình 2.4 Một số dạng kích cỡ và màu sắc của hạt vừng ......................................... 11
Hình 2.5 Nguyên tắc phản ứng PCR........................................................................ 21
Hình 2.6 Nguyên tắc của kỹ thuật SSR ................................................................... 25
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ............................................................................. 27
Hình 4.1 Thử tỷ lệ nảy mầm trong đĩa petri (A) và trong bầu đất (B) .................... 36
Hình 4.2 Đất được cải tạo và xử lý thuốc diệt cỏ trước khi bố trí thí nghiệm ......... 37
Hình 4.3 (a) Các kiểu phân nhánh ở các mẫu giống vừng thí nghiệm .................... 40
Hình 4.3 (b) Các kiểu phân nhánh ở các mẫu giống vừng thí nghiệm (tt) .............. 41
Hình 4.3 (c) Các kiểu phân nhánh ở các mẫu giống vừng thí nghiệm (tt) .............. 42
Hình 4.3 (d) Các kiểu phân nhánh ở các mẫu giống vừng thí nghiệm (tt) .............. 43
Hình 4.4 (a) Số trái trên vòng lá ở một số mẫu giống vừng .................................... 46
Hình 4.4 (b) Số trái trên vòng lá ở một số mẫu giống vừng (tt) .............................. 47
Hình 4.5 Hiện tượng kết chùm trong quá trình sinh trưởng của cây ....................... 50
Hình 4.6 Dạng trái nhiều khía ghi nhận được ở mẫu giống vừng 134CABO ......... 51
Hình 4.7 Biểu đồ phân nhóm 13 mẫu giống vừng dựa trên các chỉ tiêu hình thái .. 52
Hình 4.8 Kết quả điện di DNA ................................................................................ 53
Hình 4.9 Biểu đồ phân nhóm 13 mẫu giống vừng dựa trên các chỉ thị SSR ........... 58
Hình 4.10 Biểu đồ PCA- 2D của 13 mẫu giống vừng dựa trên các chỉ thị SSR ..... 58

Hình 4.11 Biểu đồ PCA-3D của 13 mẫu giống vừng dựa trên các chỉ thị SSR ...... 59

xvi


Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Cây vừng (Sesamum spp.) là một loại cây trồng có dầu quan trọng ở vùng
nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hàm lượng dầu trong hạt vừng rất cao (từ 50% tới 60%
dầu trên trọng lượng hạt), vì vậy mà chúng được biết đến như là vua trong các loại
cây có dầu.
Vừng là loài cây chịu hạn rất tốt, có thể sinh trưởng trên các loại đất khác
nhau và rất thích hợp trong luân canh gối vụ. Hiện nay, cây vừng đã được trồng
rộng rãi khắp nơi, đem lại nhiều lợi nhuận cho người canh tác. Hạt vừng còn được
dùng trực tiếp trong các thực phẩm truyền thống khác nhờ vào giá trị dinh dưỡng
cao, chất lượng dầu tốt, ít bị oxi hóa, đồng thời cũng có thể là nguồn nguyên liệu
sản xuất biodiesel. Vì vậy, việc gia tăng diện tích canh tác cũng như nâng cao kỹ
thuật trồng vừng ngày càng được quan tâm. Theo ghi nhận của FAO, có hơn 7,5
triệu hecta vừng được trồng trên thế giới vào năm 2008 và sản xuất được khoảng
3,6 triệu tấn. Mặc dù tiềm năng và triển vọng của cây vừng là khá lớn, nhưng hiện
tại cây vừng ở Việt Nam chưa được chú trọng nên diện tích, năng suất và sản lượng
chưa cao. Nguyên nhân do hiện nay công tác đầu tư cho nghiên cứu và ứng dụng
tiến bộ kỹ thuật trong sản xuất vừng còn chưa đúng mức, nên năng suất vừng nước
ta vẫn còn thấp, chưa đạt hiệu quả kinh tế cao. Bên cạnh đó, thông tin về tài nguyên
di truyền ở cây vừng còn giới hạn, chỉ có một vài nghiên cứu về đa dạng kiểu hình.
Vì thế, việc xác định đa dạng di truyền các giống vừng sẽ là sự đóng góp to lớn cho
sự thành công các chương trình giống; đồng thời xác định được biến động di truyền
góp phần mang lại hiệu quả trong việc quản lý và sử dụng nguồn gen.

1


Để tiến hành nghiên cứu đa dạng di truyền người ta có thể sử dụng nhiều
phương pháp khác nhau: phương pháp sử dụng các chỉ thị hình thái, chỉ thị isozyme
hay chỉ thị phân tử (RFLP, RAPD, AFLP, SSR, SSCP). Tuy nhiên, để đánh giá đa
hình một cách chính xác và tăng hiệu quả chọn lọc cần dùng kỹ thuật phân tích gen
bằng các chỉ thị phân tử. Những kỹ thuật này đều có ưu, khuyết điểm riêng, và đều
có tiềm năng xác định đa hình dựa vào sự khác biệt của các đoạn DNA. Trong các
chỉ thị phân tử, chỉ thị SSR cho kết quả đáng tin cậy và tính đa hình cao giữa các cá
thể, đồng thời SSR là một chỉ thị phân tử đồng trội có khả năng phân biệt được cá
thể đồng hợp tử và dị hợp tử. Đây là lý do để chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên
cứu đa dạng di truyền một số mẫu giống vừng (Sesamum spp.) ở phía Nam Việt
Nam sử dụng đặc điểm hình thái và chỉ thị phân tử SSR (Simple Sequence
Repeats)”.
1.2. Mục tiêu, yêu cầu và giới hạn của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
Sử dụng sự khác biệt về kiểu hình và các chỉ thị phân tử SSR để phân tích
tính đa dạng di truyền của các mẫu giống vừng ở phía Nam Việt Nam làm tiền đề
cho việc đánh giá tài nguyên giống vừng ở Việt Nam.
1.2.2. Yêu cầu
- Trồng thực nghiệm và ghi nhận đặc điểm hình thái của 13 mẫu giống vừng
thu thập từ phía Nam Việt Nam.
- Đánh giá được tính đa dạng di truyền của 13 mẫu giống vừng ở phía Nam
Việt Nam dựa trên đặc điểm hình thái và kết quả phân tích chỉ thị SSR.
1.2.3. Giới hạn đề tài
Việc nghiên cứu tính đa dạng di truyền trên 13 mẫu giống vừng trong đề tài
cũng mới đóng góp một phần nào đó cho những nghiên cứu sâu hơn sau này về tính
đa dạng di truyền trên cây vừng tại Việt Nam. Mặt khác, do đề tài chỉ thực hiện trên
13 mẫu giống vừng ở phía Nam Việt Nam nên kết quả cũng chỉ phản ánh sơ bộ mức

độ đa dạng của 13 mẫu giống vừng trong phạm vi nghiên cứu của đề tài.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Nguồn gốc và phân bố
Cây vừng có tên khoa học là Sesamum spp., có nguồn gốc từ châu Phi. Nhiều
ý kiến cho rằng Êtiopi là nguyên sản của giống vừng hiện nay. Tuy nhiên, cũng có ý
kiến cho rằng vùng Afghan-Persian mới là nguyên sản của các giống vừng trồng.
Cây vừng là loại cây có dầu được trồng rất lâu đời (vào khoảng 2000 năm trước
công nguyên), sớm phát triển ở vùng phía Tây Á, dần dần được phân bố đến Ấn Độ,
Trung Quốc và Nhật Bản. Những nơi này được xem như là trung tâm phân bố của
cây vừng.
Hiện nay, vừng đã được gieo trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới
và thông qua việc chọn tạo giống thì một số giống có thể trồng thích hợp ở một số
nước ôn đới (Tạ Quốc Tuấn và Trần Văn Lợt, 2006).
2.2. Công dụng và giá trị kinh tế
2.2.1. Giá trị dinh dưỡng trong hạt vừng
Vừng có giá trị dinh dưỡng cao, trong hạt vừng chứa: 45 - 55% dầu, 19 20% protein, 8 - 11% đường, 5% nước, 4 - 6% chất tro. Ngoài các thành phần trên
trong hạt vừng còn có 2 hợp chất: sesamin và sesamolin thuộc về nhóm chất xơ đặc
biệt được gọi là lignan có tác dụng giảm cholesterol ở người, điều trị cao huyết áp,
sesamin còn bảo vệ gan không bị oxi hóa.
Thành phần acid hữu cơ chủ yếu của dầu vừng là hai loại acid béo chưa no
acid olecic (chiếm 45,5 – 49,4%) và acid linoleic (chiếm 37,7 – 41,2%). Ngoài ra
còn có acid palmitic, acid stearic, acid arachidic, sesamol, vitamin E, lecithin
(0,65%), planteose, sesamose, cytochrome C, acid nicotinic (0,48%), acid folic

3

(18,45%), sucrose (0,64%), các loại protein: alpha-glubolin, beta-glubolin, 13sglubolin, albumin, glutelin, pedaliin, phytosterol, acid linolenic, acid sinapic,
sesame lectin và nhiều loại amino acid (Brar và Ahuja, 1979; Ashri, 1989).
Bên cạnh đó, hạt vừng còn có một lượng chất khoáng rất dồi dào, trong 100
g hạt có 1200 mg canxi; 379 mg photpho; 10 mg flo; 0,03 mg carotein; 0,3 mg
vitamin B1; 0,15 mg vitamin B2 (Trần Thị Kim Ba, 2003).
2.2.2. Công dụng
Hạt vừng được sử dụng rất phổ biến làm thực phẩm cho người rất tốt như ăn
sống, rang, và chế biến thành nhiều dạng thức ăn như: kẹo vừng, bánh, chè vừng,
làm bơ, magarin.
Hạt vừng có lợi cho gan, thận, lách, dạ dày. Hàm lượng dầu cao của vừng
giúp làm trơn ruột và nuôi dưỡng các cơ quan nội tạng, giúp tóc đen trở lại (đặc biệt
là vừng đen), giúp mọc tóc (Phạm Hoàng Hộ, 2003).
Dầu vừng chứa vitamin E và một vài chất chống ôxy hóa quan trọng như
sesaminol và sesamolinol. Tương tự, các chất chống oxy hoá như sesamolin và
sesamol cũng đã tìm thấy trong dầu vừng. Cooney và cộng sự (2001) đã ghi nhận
rằng dầu vừng có chứa gamma tocopherol, chất này cùng với sự hoạt động của
vitamin E được tin là giúp ngăn ngừa bệnh ung thư và bệnh tim mạch.
Trong kỹ nghệ, dầu vừng được sử dụng để bôi trơn máy móc cao cấp, máy
bay, máy dùng trong khoa học kỹ thuật, dầu dùng để pha sơn, pha vecni rất tốt vì có
màu láng bóng. Khô dầu vừng được dùng chế biến thức ăn gia súc và làm phân bón
rất tốt.
Ở châu Phi người ta đã dùng hoa vừng để sản xuất ra nước hoa, trong đó
nước hoa Cologne đã được sản xuất ra từ chính hoa vừng. Các hoạt chất li trích từ
vừng đã được dùng cho các mục đích khác nhau. Ví dụ, acid myristic được dùng
trong mỹ phẩm và ngăn ngừa ung thư. Sesamin và sesamolin được dùng như là chất
hỗ trợ trong thuốc diệt khuẩn, diệt côn trùng. Năm 2000, Hasan và cộng sự báo cáo
chất chlorosesamone sinh ra từ rễ cây vừng có chất kháng nấm và nó đã được dùng
như là một chất diệt nấm.

4


Dầu vừng còn được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất biodiesel - một
loại nhiên liệu có tính chất tương đương với nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải
được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Ngày nay, nhu cầu
năng lượng ngày càng gia tăng trên thế giới trong khi nguồn năng lượng hoá thạch
ngày càng cạn kiệt. Vì thế dầu thực vật sẽ là tiềm năng có thể thay thế dầu mỏ trong
tương lai. Vừng và các cây có dầu khác là một sự hứa hẹn cung cấp nguồn năng
lượng mới, sạch và thân thiện với môi trường. Tiềm năng của một số cây có dầu có
thể dùng để sản xuất biodiesel (Phạm Đức Toàn, 2009).
2.3. Tình hình sản xuất trong và ngoài nước
Về mặt sản xuất, cây vừng có khả năng thích ứng rộng, dễ trồng, thời gian
sinh trưởng ngắn, rất thích hợp trong việc thâm canh tăng vụ, nâng cao thu nhập
trên một đơn vị diện tích đất, nhất là trên đất trồng lúa. Nhu cầu dầu vừng trên thế
giới ngày càng tăng cũng tạo điều kiện tốt cho việc mở rộng trồng vừng trong thời
gian tới (Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghĩa, 2007).
Hiện nay, tuy với diện tích không nhiều, vừng đã được trồng khắp các châu
lục trên thế giới. Sản lượng vừng hàng năm trên thế giới theo FAO (2007) là hơn 3
triệu tấn. Trong đó chủ yếu là châu Á chiếm gần 60%, còn lại là châu Mỹ, châu Phi
(18-20%). Ngoài ra, châu Âu và châu Đại Dương cũng có trồng rãi rác nhưng không
đáng kể.
Các nước trồng vừng nhiều là Ấn Độ, Trung Quốc, Sudan, Mexico, sau đó là
Myanmar, Thái Lan, Nigeria, Colombia. Năng suất trung bình trên thế giới khoảng
0,3 - 0,4 tấn/ha. Ở Mỹ năng suất vừng vùng Texas lên tới 2 tấn, ở Trung quốc năng
suất vừng là 1 tấn/ha. Tại Trung Quốc, Thái Lan vừng là cây có giá trị xuất khẩu
cao (Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghĩa, 2007).
Ở Việt Nam, vừng được trồng ở khắp các vùng sinh thái trong cả nước từ
Bắc tới Nam. Theo thống kê của FAO năm 2007, diện tích cây vừng ở Việt Nam

khoảng 45000 ha với sản lượng là 22000 tấn. Tại vùng Châu Phú - An Giang, năng
suất đạt từ 400 - 600kg/ha. Nếu áp dụng biện pháp thích hợp, năng suất vừng có thể
đạt 1 tấn/ha. Ở Việt Nam, vừng được trồng lâu đời nhất là ở miền Bắc, nhưng diện

5


tích không mở rộng được vì điều kiện khí hậu và đất đai không thích hợp cho cây
phát triển. Các tỉnh đang trồng vừng nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long gồm: Cần
Thơ (4.700 ha), Đồng Tháp (1.200 ha), An Giang (600 ha), Long An (400 ha) (Tạ
Quốc Tuấn và Trần Văn Lợt, 2006).
Bảng 2.1: Diện tích, năng suất và sản lượng ở các nước trồng vừng chính 2007
(FAOSTAT, 2007)
Quốc gia

Diện tích

Sản lượng

Năng suất

(1000 ha)

(1000 tấn)

(Tấn/ha)

Châu Á

4.374

2.220

0,51

Ấn Độ

1.750

666

0,38

Myanmar

1.580

620

0,39

521

587

1,13

Thái Lan

66

44

0.68

Pakistan

91

41

0,45

Afghanistan

47

32

0,68

Iran

40

28

0,70

Campuchia

36

27

0,76

Bangladesh

34

27

0,79

1.181

0,41

1.489

350

0,24

Ethiopia

185

187

1,01

Uganda

286

173

0,61

Nigeria

205

110

0,54

Tanzania

120

48

0,40

CH Trung Phi

42

42

1,00

Ai Cập

28

37

1,31

Somalia

62

30

0,48

Châu Mỹ

289

201

0,69

Pagaguay

100

100

1,00

48

30

0,61

7.534

3.603

0,48

Trung Quốc

Châu Phi
Sudan

Mexico
Thế giới

2.869

6

2.4. Phân loại và đặc điểm thực vật học
2.4.1. Phân loại
Cây vừng thuộc bộ Tubiflorae, họ Pedaliacea, có 16 chi và khoảng 60 loài.
Trên thế giới giống Sesamum gồm khoảng 30 loài khác nhau, vừng được trồng là
Sesamum indicum L. có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 26.
Vừng có nhiều giống và dòng khác nhau về thời gian sinh trưởng, màu sắc
của hạt và dạng cây. Hiện nay, phân loại giống vừng dựa vào những đặc tính thực
vật như sau:
- Thời gian sinh trưởng: phân loại giống có thời gian sinh trưởng dài ngày
(trên 100 ngày) hoặc giống sinh trưởng ngắn ngày (dưới 100 ngày). Cách phân loại
này quan trọng khi chọn giống để luân canh với cây trồng khác như lúa, bắp, đậu,
khoai.
- Số khía trên trái vừng: phân loại các giống vừng bốn khía, sáu khía, tám
khía, phân loại này dùng để chọn cỡ hạt nhỏ lại.
- Trái bị nứt khi thu hoạch hay không bị nứt: phân loại này giúp cho việc thu
hoạch đồng loạt hay không.
- Màu hạt: Đây là cách phân loại phổ biến nhất. Phân biệt hai loại vừng (hình
2.2): vừng đen (Sesamum indicum L.) và vừng vàng (Sesamum orientale L.).

Hình 2.1: Hạt vừng đen (Sessamum indicum L.) và vừng vàng (Sesamum oriental L.)

(Nguồn />Vừng đen có phẩm chất tốt và cho dầu cao hơn vừng vàng (nhất là vừng đen
một vỏ), và có giá trị xuất khẩu cao hơn.

7