ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA CHÍN GIỐNG JATROPHA (Jatropha curcas L.) NGOẠI NHẬP TẠI VÙNG ĐẤT XÁM THỦ ĐỨC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
**********
VÕ THỊ HOÀI CẢM

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
VÀ TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA CHÍN GIỐNG
JATROPHA (Jatropha curcas L.) NGOẠI NHẬP
TẠI VÙNG ĐẤT XÁM THỦ ĐỨC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 10/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
**********
VÕ THỊ HOÀI CẢM

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
VÀ TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA CHÍN GIỐNG
JATROPHA (Jatropha curcas L.) NGOẠI NHẬP
TẠI VÙNG ĐẤT XÁM THỦ ĐỨC
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

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 10/2011


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ TÍNH ĐA DẠNG
DI TRUYỀN CỦA CHÍN GIỐNG JATROPHA (Jatropha curcas L.) NGOẠI
NHẬP TẠI VÙNG ĐẤT XÁM THỦ ĐỨC
VÕ THỊ HOÀI CẢM
Hội đồng chấm luận văn
1. Chủ tịch

: PGS. TS. LÊ QUANG HƯNG
Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

2. Thư ký

: TS VÕ THÁI DÂN
Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

3. Phản biện 1: TS NGUYỄN TĂNG TÔN
Viện KHKTNN Miền Nam
4. Phản biện 2: TS NGUYỄN HỮU HỔ
Viện Sinh học Nhiệt đới
5. Ủy viên

: TS BÙI MINH TRÍ

Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Võ Thị Hoài Cảm sinh ngày 18 tháng 11 năm 1984, tại tỉnh Gia Lai.
Con ông Võ Trọng Chiến và bà Nguyễn Thị Xự.
Tốt nghiệp tú tài tại Trường Trung học phổ thông Pleiku, thành phố Pleiku,
tỉnh Gia Lai năm 2002.
Tốt nghiệp Đại học ngành Sư phạm Kỹ thuật Nông nghiệp, hệ chính quy tại
trường Đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh năm 2007.
Tháng 09 năm 2008 theo học Cao học ngành Trồng trọt tại Trường Đại học
Nông Lâm, quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng gia đình: độc thân.
Địa chỉ liên lạc: 90A Phan Đình Phùng, phường Tây Sơn, thành phố Pleiku,
tỉnh Gia Lai.
Điện thoại: 09 02 82 76 39 – 059 38 27 639
Email:

ii


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

Võ Thị Hoài Cảm

iii


LỜI CẢM ƠN
Thành kính ơn Cha – Mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ con nên người.
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc:
Tiến Sỹ Bùi Minh Trí, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, trường Đại
học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian thực hiện đề tài.
Trân trọng biết ơn:
Ban giám hiệu, quý Thầy – Cô phòng Sau Đại Học, quý Thầy – Cô đã tận tình
truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian theo học ở trường và tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi hoàn thành chương trình học này.
Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Thuỵ Điển (SIDA), dự án Công nghệ sinh
học Cây có dầu (VS-BT04)
Thầy Lê Quang Hưng và quý Thầy – Cô khoa Nông học, trường Đại học
Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh
Thầy Phạm Đức Toàn và chị Võ Thị Thuý Huệ, quý Thầy – Cô, Anh – Chị
thuộc Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, trường Đại học Nông Lâm, thành
phố Hồ Chí Minh
Thầy Nguyễn Hữu Hổ và quý Thầy – Cô, Anh – Chị thuộc Viện Sinh học
Nhiệt đới, thành phố Hồ Chí Minh
Trại Thực nghiệm Viện Công Nghệ Sinh học và Môi trường, trường Đại học
Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh
Chân thành cảm ơn:
Tất cả bạn bè cùng tập thể lớp CH08TT và các bạn sinh viên đã động viên giúp
đỡ tôi trong những năm tháng học tập và nghiên cứu.
Đại học Nông Lâm, tháng 09/2011
Học viên

Võ Thị Hoài Cảm

iv


TÓM TẮT
Đề tài “Đánh giá sinh trưởng, phát triển và phân tích đa dạng di truyền của chín
giống cây Jatropha (Jatropha curcas L.) ngoại nhập trồng tại quận Thủ Đức” được
thực hiện nhằm tìm ra giống cây Jatropha sinh trưởng thích hợp và cho năng suất cao
tại vùng đất xám quận Thủ Đức, đồng thời phân tích đa dạng di truyền của chín giống
này để có thể ứng dụng trong việc chọn tạo giống cây Jatropha.
Chín giống cây Jatropha (Jatropha curcas) ngoại nhập được thu thập từ các địa
phương khác nhau của 6 quốc gia trên thế giới và được trồng tại vùng đất xám Thủ
Đức. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối đầy đủ hoàn toàn ngẫu nhiên 1 yếu tố
CRBD (Completely Random Block Design), 5 lần lặp lại.
Trong giai đoạn vườn ươm, giống T3 có chiều cao và sự phát triển số lá thấp nhất
(8 lá). Các giống còn lại đều thuộc nhóm có tổng số lá nhiều (11 – 14 lá) và chiều cao
từ trung bình đến mạnh. Trong đó các giống CI1, In, EI1 và CPC có có chiều cao tăng
mạnh nhất (12,3 cm – 13,3 cm). Tuy nhiên, đường kính của cây con các giống lại đồng
đều nhau. Sau 2 tháng trong vườn ươm, cây con các giống đều đạt tiêu chuẩn đem ra
vườn trồng.
Sau 1 năm trồng, giống Au thể hiện khả năng sinh trưởng, phát triển, kháng sâu
bệnh cũng như cho năng suất vượt trội hơn hẳn so với các giống nghiên cứu. Ngược
lại, khả năng sinh trưởng, phát triển và kháng sâu bệnh cũng như năng suất của giống
T3 lại kém nhất trong 9 giống được nghiên cứu.
Ngoài ra, kỹ thuật RAPD đã được sử dụng để đánh giá đa dạng sự di truyền của
chín giống nghiên cứu. Trong 15 cặp primer đã sử dụng thì chỉ có 10 primer cho ra các
băng đa hình với chín mẫu nghiên cứu. Tổng cộng có 63 băng được tạo ra, trong đó có
49 băng đa hình chiếm tỉ lệ 75,18%. Sản phẩm khuếch đại có kích thước từ 500 bp –
3000 bp. Phân tích dữ liệu RAPD dựa trên hệ số đồng dạng Jascard và UPGMA cho

thấy xét mức độ tương đồng di truyền ở 0,542 thì sẽ chia thành bốn nhóm với mức độ
tương đồng di truyền biến thiên trong khoảng từ 0,61 – 0,90. Điều này cho thấy tính đa
dạng di truyền giữa các kiểu di truyền chín giống cây Jatropha có mức độ biến thiên từ
trung bình đến cao.

v


SUMMARY
The thesis “Evaluation of growth, development and genetic diversity of nine
imported Jatropha curcas L. cultivars at Thu Duc district” was carried out in order not
only to find out cultivars most productive to the ecological conditions in Thu Duc
district, but also to access genetic diversity as well as the potentials for Jatropha
breeding.
Nine of imported Jatropha curcas L. cultivars from six countries were planted on
acrisols soil in Thu Duc district. The experiment layout was designed in a Completely
Random Block Design with 5 replications.
In nursery stage, cultivar T3 reached lowest rate of increasing not only by plant –
height and leaf amount (8 leaves). The others increased much in amount of leaves as
well as plant – height. Cultivars CI1, In, EI1 and CPC reached a highest plant – height
(12.26 cm – 13.32 cm). However, all of cultivars were equal in trunk – diameter. After
two months in the nursery, the seedlings were transplanted to field.
After one – year of planting in field, cultivar Au displayed highest rate not only
of growth, development and resistance to pests, diseases but also in productivity as
being compared with other cultivars. In contrast, the growth and development rates,
resistance to pets and diseases as well as productivity of cultivar T3 were the worst.
Random Amplified Polymorphic DNA markers were used to evaluate genetic
diversity of nine inported Jatropha curcas L. cultivars as the above. Among 15
random primers used, 10 primers gave reproducible amplification banding patterns of
49 polymorphic bands out of 63 bands scored. Those account for 75.18%

polymorphism across the genotypes. Sizes of the amplificons ranged from 500 bp –
3000 bp. Cluster analysis based on Jaccard’s coefficient of similarity using UPGMA
grouped 9 cultivars into four major major clusters in the dendrogram at a similarity
coefficient of 0.542. Similarity coefficient varied from 0.61 to 0.90, indicated of
moderate to high level of genetic variability among the genotype studied.

vi


MỤC LỤC
CHƯƠNG

Trang

Trang chuẩn y ...................................................................................................... i
Lý lịch cá nhân ...................................................................................................ii
Lời cam đoan .................................................................................................... iii
Lời cảm ơn......................................................................................................... iv
Tóm tắt ............................................................................................................... v
Summary ........................................................................................................... vi
Mục lục .............................................................................................................vii
Danh sách các chữ viết tắt ................................................................................. xi
Danh sách các hình ......................................................................................... xiii
Danh sách các bảng .........................................................................................xiv
Danh sách các đồ thị......................................................................................... xv
1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 1
1.3 Yêu cầu và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................................... 3

2.1 Tổng quan về cây Jatropha ........................................................................... 3
2.1.1 Đặc điểm thực vật học ............................................................................... 4
2.1.1.1 Cành, thân và rễ ...................................................................................... 4
2.1.1.2 Lá ............................................................................................................ 5
2.1.1.3 Hoa ......................................................................................................... 5
2.1.1.4 Trái ......................................................................................................... 6
2.1.1.5 Nhân giống cây Jatropha ........................................................................ 7
2.1.1.6 Sâu bệnh hại cây Jatropha ...................................................................... 9
2.1.2 Giá trị sử dụng ......................................................................................... 10
2.2 Tình hình phát triển và nghiên cứu Jatropha trên thế giới và ở Việt Nam. 12

vii


2.2.1 Tình hình phát triển và nghiên cứu Jatropha trên thế giới ...................... 12
2.2.1.1 Tình hình phát triển .............................................................................. 12
2.2.1.2 Tình hình nghiên cứu ........................................................................... 13
2.2.2 Tình hình phát triển và nghiên cứu Jatropha ở Việt Nam ....................... 14
2.2.2.1 Lộ trình phát triển và tình hình nghiên cứu cây Jatropha ở Việt Nam. 14
2.2.2.2 Chính sách và tình hình phát triển........................................................ 18
2.3 Đa dạng sinh học và đa dạng di truyền ...................................................... 20
2.3.1 Đa dạng sinh học và phân mức của đa dạng sinh học ............................ 20
2.3.1.1 Đa dạng sinh học và phân mức của đa dạng sinh học .......................... 20
2.3.2 Vai trò của đa dạng di truyền và nguồn gen thực vật.............................. 22
2.3.3 Một số phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền ................................ 24
2.3.3.1 Phương pháp sử dụng các chỉ thị hình thái .......................................... 24
2.3.3.2 Phương pháp sử dụng các chỉ thị isozyme ........................................... 25
2.3.3.3 Phương pháp sử dụng các chỉ thị phân tử ............................................ 25
2.4 Kỹ thuật PCR ............................................................................................. 26
2.4.1 Nguyên tắc cơ bản của PCR .................................................................... 26

2.4.2 Các thành phần của phản ứng PCR ......................................................... 28
2.5 Kỹ thuật RAPD .......................................................................................... 28
2.5.1 Nguyên lý RAPD .................................................................................... 28
2.5.2 Ưu, nhược điểm của kỹ thuật RAPD ...................................................... 29
2.5.3 Ứng dụng của kỹ thuật RAPD................................................................. 31
2.6 Tình hình nghiên cứu về đa dạng di truyền các giống cây Jatropha .......... 32
2.7 Tổng quan quận Thủ Đức........................................................................... 33
2.7.1 Vị trí địa lý .............................................................................................. 33
2.7.2 Điều kiện tự nhiên ................................................................................... 34
2.7.2.1 Địa hình ................................................................................................ 34
2.7.2.2 Khí hậu ................................................................................................. 34
2.7.2.3 Nhiệt độ ................................................................................................ 34
2.7.2.4 Lượng mưa ........................................................................................... 35

viii


2.7.2.5 Độ ẩm ................................................................................................... 35
2.7.2.6 Lượng bốc hơi ...................................................................................... 35
2.7.2.7 Số giờ nắng ........................................................................................... 35
2.7.2.8 Chế độ gió ............................................................................................ 35
2.7.3 Hệ thống sông ngòi ................................................................................. 36
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................... 37
3.1 Vật liệu thí nghiệm ..................................................................................... 37
3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ....................................................... 37
3.2.1 Thí nghiệm đánh giá sinh trưởng, phát triển của chín giống cây Jatropha
(Jatropha curcas) trong bộ sưu tập giống tại trường Đại Học Nông Lâm ............... 37
3.2.1.1 Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 37
3.2.1.2 Thời gian và địa điểm thí nghiệm ........................................................ 37
3.2.1.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................. 38

3.2.1.4 Phương pháp và các chỉ tiêu theo dõi................................................... 38
3.2.2 Thí nghiệm đặc điểm di truyền của chín giống cây Jatropha.................. 40
3.2.2.1 Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 40
3.2.2.2 Phương pháp tách chiết DNA cây Jatropha. ........................................ 40
3.2.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng DNA tổng số ................................. 41
3.2.2.3 Phản ứng RAPD ................................................................................... 42
3.2.3 Đánh giá độ đa dạng di truyền của chín giống cây Jatropha................... 43
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................ 45
4.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của chín giống Jatropha
(Jatropha curcas L.).................................................................................................. 45
4.1.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng của chín giống Jatropha trong giai đoạn
vườn ươm .................................................................................................................. 45
4.1.2 Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của chín giống Jatropha
trong giai đoạn vườn trồng ........................................................................................ 47
4.1.2.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng của chín giống cây Jatropha ............. 47
4.1.2.2 Đánh giá khả năng phát triển của chín giống Jatropha ....................... 56

ix


4.1.3 Năng suất của chín giống cây Jatropha ................................................... 60
4.1.4 Đặc điểm hình thái lá và hạt.................................................................... 61
4.1.5 Sâu bệnh gây hại trên các giống Jatropha ............................................... 62
4.2 Phân tích đa dạng di truyền của chín giống Jatropha (Jatropha curcas L.)
ngoại nhập bằng kỹ thuật RAPD............................................................................... 63
4.2.1 Ly trích DNA tổng số từ lá cây Jatropha ................................................ 63
4.2.2 Tối ưu hóa phản ứng RAPD.................................................................... 65
4.2.2.1 Tối ưu hóa chu trình nhiệt của phản ứng RAPD.................................. 65
4.2.2.2 Khảo sát nồng độ DNA mạch làm khuôn ............................................ 66
4.2.2.3 Khảo sát nồng độ primer ...................................................................... 66

4.2.2.4 Khảo sát nồng độ MgCl2 ...................................................................... 67
4.2.3 Mối quan hệ di truyền giữa chín giống Jatropha .................................... 67
4.2.3.1 Kết quả đa hình thu được từ phản ứng RAPD – PCR ......................... 67
4.2.3.2 Tương quan di truyền chín mẫu giống Jatropha ngoại nhập................ 73
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 79
5.1 Kết luận ..................................................................................................... 79
5.2 Kiến nghị .................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 81
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 87
Phụ lục 1: Kết quả phân tích đất vùng đất thí nghiệm ..................................... 87
Phụ lục 2: Một số hình ảnh vườn ươm và vườn trồng và sâu bệnh hại ........... 88
Phụ lục 3: Khả năng sinh trưởng chín giống Jatropha giai đoạn vườn trồng... 97
Phụ lục 4: Phân tích Anova và xếp hạng........................................................ 102
Phụ luc 5: Hóa chất và thiết bị sử dụng cho thí nghiệm phân tích đa dạng di
truyền chín giống cây Jatropha ............................................................................... 158
Phụ lục 6: Phân tích khoảng cách UPMA so sánh chín giống cây Jatropha .. 160
Phụ lục 7: Phân tích hệ số đồng dạng giữa chín giống cây Jatropha ............. 161
Phụ lục 8: Phân tích Bootstrap bằng phần mềm Winboot ............................. 162

x


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A

: Adenine

AFLP

: Amplified Fragment Length Polymorphism

ATP

: Adenosine Triphosphate

Au

: giống Jatropha có xuất xứ từ Úc

Br

: giống Jatropha có xuất xứ từ Brazil

C

: Cytosine

CI1

: giống Jatropha có xuất xứ từ Trung Quốc

CPC

: giống Jatropha có xuất xứ từ Campuchia

CTPT

: chỉ thị phân tử

DAP

: Day After Pollination (ngày sau tung phấn)

DNA

: Deoxyribose Nucleic Acid

DNA polymerase: enzyme xúc tác sinh tổng hợp DNA
dNTP

: Deoxynucleoside Triphosphate

EI1

: giống Jatropha có xuất xứ từ Ấn Độ (trồng tại Việt Nam từ lâu)

FREQ

: Frequency (tần số)

G

: Guanine

GA

: chất điều hòa sinh trưởng gibberellin

In

: giống Jatropha có xuất xứ từ Ấn Độ

ISSR

: Inter Simple Sequence Repeat

MDS

: Multidimensional Scaling

MS

: Murashige and Skoog

NAA

: Chất điều hòa sinh trưởng

NCL

: Number of Cluster (số nhóm liên kết)

NLSH

: Nhiên Liệu Sinh Học

Norm RMS Dist : Norm root – mean – square euclidean distance between the means
of the last clusters joined (Phân bố chuẩn căn bậc hai trung bình bình phương)
PCR

: Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp)

xi


PIC

: Polymorphism Information Content (giá trị thông tin đa hình)

PSF

: Pseudo F Statistic (trắc nghiệm F giả định)

PST2

: Pseudo t2 Statistic (Trắc nghiệm t2 giả định)

PTNNNT

: Phát Triển Nông Nghiệp và Nông Thôn

QTL

: Quantitative Trait Loci (di truyền tính trạng số lượng)

RAPD

: Randomly Amplified Polymorphic DNA

RSQ

: Squared Multiple Correlation (là hệ số xác định)

SPRSQ

: Semipartial Squared Multiple Correlation (R2 giả định)

STMS

: Sequence Tagged MicroSatellites

SSRs

: Simple Sequence Repeats

T

: Thymine

T3

: giống Jatropha có xuất xứ từ Thái Lan

Taq pol

: Taq DNA polymerase

TI1

: giống Jatropha có xuất xứ từ Thái Lan

TL

: giống Jatropha có xuất xứ từ Thái Lan

TSG

: Tuần sau gieo

TST

: Tuần sau trồng

UPGMA

: Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean

xii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cây Jatropha (Jatropha curcas L.) ............................................................. 3
Hình 2.2: Biểu đồ phân bố các vùng khí hậu thích hợp nhất cho sinh trưởng của cây
Jatropha (300 kinh độ Nam và 350 kinh độ Bắc) .......................................... 4
Hình 2.3: Lá cây Jatropha và cách sắp xếp của lá trên cây ....................................... 5
Hình 2.4: Hoa Jatropha curcas L. ............................................................................. 6
Hình 2.5: Sự tượng trái và trái đã chín và hạt cây Jatropha ...................................... 7
Hình 2.6: Mặt cắt ngang trái Jatropha theo số ngày sau khi thụ phấn (DAP) ............ 7
Hình 2.7: Các phương pháp nhân giống cây Jatropha................................................ 7
Hình 2.8: Một số sâu bệnh hại thường gặp trên cây Jatropha .................................. 10

Hình 2.9: Giá trị sử dụng của cây Jatropha .............................................................. 11
Hình 2.10: Vai trò cung cấp lương thực, thực phẩm của nguồn gen cây trồng ....... 23
Hình 2.11: Nguyên tắc cơ bản của phản ứng PCR ................................................... 27
Hình 2.12: Nguyên tắc của phản ứng RAPD ........................................................... 29
Hình 2.13: Bản đồ các chỉ thị phân tử liên kết với bộ gen cây Jatropha .................. 32
Hình 4.1: Kết quả điện di DNA tổng số của 9 giống Jatropha ................................. 63
Hình 4.2: Quang phổ hấp phụ của giống EI1 ở các bước sóng 260 nm và 280 nm . 64
Hình 4.3: Sản phẩm PCR trước và sau khi tối ưu hoá chu trình nhiệt ..................... 66
Hình 4.4: Sản phẩm PCR ở các nồng độ DNA khảo sát .......................................... 66
Hình 4.5: Sản phẩm PCR ở các nồng độ primer khảo sát ........................................ 66
Hình 4.6: Sản phẩm PCR ở các nồng độ MgCl2 khảo sát ........................................ 67
Hình 4.7: Sản phẩm sàng lọc mồi với 16 primer thí nghiệm ................................... 68
Hình 4.8: Sản phẩm RAPD – PCR với primer OPA 05 và OPA 09 ........................ 69
Hình 4.9: Sản phẩm RAPD – PCR với primer OPB 07 và OPC 18 ........................ 70
Hình 4.10: Sản phẩm RAPD – PCR với primer OPD 14 và OPE 20 ...................... 71
Hình 4.11: Sản phẩm RAPD – PCR với primer OPF 11 và OPG 02 ....................... 72
Hình 4.12: Sản phẩm RAPD – PCR với primer OPN 07 và OPR 14 ...................... 72

xiii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Ưu và nhược điểm của các phương pháp nhân giống cây Jatropha........... 8
Bảng 2.2: Sinh vật gây hại trên cây Jatropha, vùng tấn công của chúng và triệu
chứng bệnh .................................................................................................. 9
Bảng 2.3: Tiềm năng phát triển cây Jatropha ở các vùng của Việt Nam ................. 19
Bảng 2.4: So sánh các phương pháp phân tích bộ gen thực vật ............................... 30
Bảng 3.1: Danh sách giống thí nghiệm và xuất xứ hạt của các giống thí nghiệm .. 37
Bảng 3.2: Thành phần phản ứng RAPD trên cây Jatropha ....................................... 42
Bảng 3.3: Danh sách primer thực hiện phản ứng RAPD và thông số của các primer42

Bảng 3.4: Chu trình nhiệt của phản ứng ................................................................... 43
Bảng 3.5: Các thành phần và nồng độ tương ứng tiến hành tối ưu .......................... 43
Bảng 4.1: Số lá/cây, chiều cao và đường kính của chín giống Jatropha trong giai
đoạn vườn ươm .......................................................................................... 46
Bảng 4.2: Một số mốc trong quá trình ra hoa và đậu trái của chín giống Jatropha .. 57
Bảng 4.3: Sự phát triển của hoa và trái của chín giống Jatropha ............................. 58
Bảng 4.4: Các chỉ tiêu về trái và hạt của chín giống Jatropha thí nghiệm ............... 59
Bảng 4.5: Năng suất của chín giống Jatropha thí nghiệm ........................................ 60
Bảng 4.6: Đặc điểm hình thái lá của chín giống Jatropha thí nghiệm ...................... 61
Bảng 4.7: Đặc điểm hình thái hạt của chín giống Jatropha thí nghiệm .................... 62
Bảng 4.8: Mật độ quang ở các bước sóng 260nm, 280 nm, nồng độ và độ tinh sạch
của các mẫu DNA ly trích .......................................................................... 64
Bảng 4.9: Chu trình nhiệt của phản ứng RAPD sau tối ưu ...................................... 65
Bảng 4.10: Thành phần phản ứng tối ưu .................................................................. 67
Bảng 4.11: Đặc điểm các sản phẩm khuếch đại của phản ứng RAPD ở 9 mẫu
Jatropha với 10 primer chọn lọc .............................................................. 69
Bảng 4.12: Hệ số đồng dạng di truyền của chín giống Jatropha .............................. 74
Bảng 4.13: Phân nhóm di truyền và mức độ tương đồng di truyền của chín giống
Jatropha.................................................................................................... 74

xiv


DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 4.1: Động thái phát triển chiều cao của chín giống Jatropha giai đoạn vườn
trồng ......................................................................................................... 48
Đồ thị 4.2: Động thái phát triển đường kính thân của chín giống Jatropha giai đoạn
vườn trồng ................................................................................................ 50
Đồ thị 4.3: Sự phát triển cành sơ cấp của chín giống Jatropha giai đoạn
vườn trồng ................................................................................................ 52

Đồ thị 4.4: Sự phát triển cành sơ cấp của chín giống Jatropha giai đoạn
vườn trồng ................................................................................................ 53
Đồ thị 4.5: Động thái phát triển số lá trên cây của chín giống Jatropha giai đoạn
vườn trồng ................................................................................................ 55
Đồ thị 4.6: Cây phân nhóm di truyền giữa chín giống Jatropha............................... 75
Đồ thị 4.7: Phân nhóm di truyền 2 chiều chín giống Jatropha ................................. 76
Đồ thị 4.8: Phân nhóm di truyền 3 chiều chín giống Jatropha ................................. 76
Đồ thị 4.9: Độ tin cậy của các phân nhóm................................................................ 77

xv


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trước tình hình khủng hoảng nhiên liệu và hiện tượng nóng dần lên của trái
đất cũng như những biến của khí hậu toàn cầu, các nước đều có xu hướng đi tìm
những nguồn năng lượng sạch hơn, an toàn hơn và bền vững hơn. Dầu diesel sinh
học nói chung và dầu diesel sinh học từ hạt cây Jatropha nói riêng đã bắt đầu được
sử dụng khá phổ biến tại các nước như Đức, Anh, Tây Ban Nha, Mỹ, Ấn Độ, Brazi
(Nguyễn Phú Cường, 2008). Ở Việt Nam, cây Jatropha đã tồn tại từ lâu ở dạng
hoang dại. Mặc dù, các giống này có khả năng thích nghi cao nhưng khả năng sinh
trưởng, phát triển và năng suất của chúng lại rất thấp. Chính vì vậy, một số nhóm
cây Jatropha ngoại nhập có năng suất và hàm lượng dầu cao đã được đưa vào trồng
thử nghiệm. Việc đánh giá tính thích nghi của các giống này đối với điều kiện Việt
Nam cần được thực hiện một cách nghiêm túc (Đỗ Huy Định, 2008).
Sau khi nhập nội, đa dạng di truyền cây trồng lại tiếp tục bị thu hẹp dưới áp
lực chọn lọc. Vì vậy, chúng ta phải nghiên cứu sự đa dạng di truyền của các giống
cây trồng để nhằm giữ vững tiềm năng cải tiến di truyền của chúng qua một thời
gian dài và đánh giá thêm về mối quan hệ phát sinh loài (Sharma và ctv, 2008).

Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài nghiên cứu “ Đánh giá khả năng sinh
trưởng, phát triển và tính đa dạng di truyền của chín giống cây Jatropha
(Jatropha curcas L.) ngoại nhập tại vùng đất xám Thủ Đức” đã được thực hiện.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của chín giống cây
Jatropha (Jatropha curcas L.) ngoại nhập tại trường Đại học Nông Lâm ở giai đoạn
cây con trong vườn ươm và giai đoạn 1 năm sau trồng

1


- Phân tích đa dạng di truyền chín giống cây Jatropha (Jatropha curcas L.)
ngoại nhập trồng tại vùng đất xám Thủ Đức
1.3 Yêu cầu và phạm vi nghiên cứu
- Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây Jatropha
- Phân tích các chỉ tiêu thu thập được ngoài đồng để đánh giá đúng khả năng
sinh trưởng, phát triển ở giai đoạn cây con trong vườn ươm và giai đoạn 1 năm sau
trồng của từng giống trên vùng đất thí nghiệm
- Sử dụng kỹ thuật chỉ thị sinh học phân tử RAPD để đánh giá sự đa dạng di
truyền của chín giống cây Jatropha curcas L. ngoại nhập trồng tại vườn thí nghiệm
ở quận Thủ Đức.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về cây Jatropha
Giới (regnum)

: Plantae

Ngành (divisio) : Embryophyta
Lớp (class)

: Spermatopsida

Bộ (ordo)

: Malpighiales

Họ (familia)

:Euphorbiaceae
(họ Thầu Dầu)

Chi (genus)

: Jatropha

Loài (species)

: Jatropha curcas L.

Tên khác

: Cây Jatropha, cây
diesel, Dầu mè,Dầu
lai, Đậu cọc rào

Số nhiễm sắc thể : 2n = 2x = 22
(Gomes và ctv, 2010)

(Nguồn: Beckford, 2008)
Hình 2.1: Cây Jatropha (Jatropha curcas L.)

Jatropha curcas L. có nguồn gốc từ vùng Trung Mỹ. Những thủy thủ vùng
Carribbe đã phân tán giống cây này qua đảo Cape Verde và Portuguese Guinea xưa
(nay là Guinea Bissau) đến nhiều nước châu Phi và châu Á. Hiện nay nhiều nước
đang chạy đua phát triển cây này, nhất là Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Mã Lai,
Ấn Độ, Philippin, Mianma và nhiều nước châu Phi cho nhu cầu năng lượng tại chỗ
và xuất khẩu (Trung tâm tin học bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn, 2008).
Cây Jatropha sinh trưởng ở hầu khắp các nơi, thậm chí trên cả đất sỏi, đất cát,
đất mặn và đất đá nghèo dinh dưỡng trên vách núi đá. Jatropha có khả năng thích

3


nghi rộng nhưng tiềm năng sinh trưởng của chúng thể hiện ưu thế nhất trên đất khô
và nghèo kiệt dinh dưỡng. Chúng thích hợp trồng ở độ cao: 0 – 500 m, nhiệt độ
trung bình: 20 – 280C (68 – 850F). Jatropha có thể phát triển tốt ở nhiệt độ 20 –
400C, lượng mưa trung bình 300 – 1000 mm (Dovebiotech, 2001).

(Nguồn: Jongschap và ctv, 2007)
Hình 2.2: Biểu đồ phân bố các vùng khí hậu thích hợp nhất cho sinh trưởng
của cây Jatropha (300 kinh độ Nam và 350 kinh độ Bắc)
2.1.1 Đặc điểm thực vật học
2.1.1.1 Cành, thân và rễ
Jatropha là một cây bụi lớn có thể đạt chiều cao trên 5 m. Cây có thân thẳng
đứng, nhánh to dày. Cây sinh trưởng theo từng đoạn với đặc tính hình thái học gián

đoạn tạo từng mức độ sinh trưởng và phát triển. Quá trình biến động nhiệt độ và ánh
sáng trong năm gây ra hiện tượng ngủ nghỉ của cây (Heller, 1996).
Phương pháp nhân giống ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành hệ
thống rễ. Vì trong sự phát triển sớm của rễ có thể xảy ra bất kì tổn hại hay biến dạng
mà không thể sửa chữa và cuối cùng sẽ giảm khả năng sinh trưởng và sản lượng cây
trồng trong suốt chu kỳ sống. Cây mọc từ hạt giống nảy mầm tự nhiên hay bằng cây
con sẽ phát triển hệ thống rễ bình thường (1 rễ cọc và 4 rễ bên). Cây trồng bằng
giâm hom chỉ phát triển rễ bên mà không có rễ cọc nên không có thể ăn sâu vào
trong đất, ít có khả năng kháng hạn và dễ bị gió làm đổ ngã (Jatropha World, 2009)

4


2.1.1.2 Lá
Lá có hình ovan, hoặc hình trái tim, màu lá xanh hoặc xanh nhạt. Bề dài và
rộng của lá lên đến 6 – 15 cm và có 5 – 7 thùy lá nông. Lá sắp xếp xen kẽ nhau, 3 –
5 lá đối nhau xoắn ốc quanh trục. Sự biến động lượng mưa, nhiệt độ và ánh sáng sẽ
gây ra hiện tượng ngủ nghỉ của cây. Nhưng không phải tất cả các bộ phận của cây
đều đồng thời phản ứng với sự biến động này (Dovebiotech, 2001).

(Nguồn: Dovebiotech, 2001)
Hình 2.3: Lá cây Jatropha và cách sắp xếp của lá trên cây
2.1.1.3 Hoa
Cụm hoa ở trên phần ngọn hay ở nách lá. Hoa đơn tính cùng gốc đôi khi có
hoa lưỡng tính, ra hoa vào mùa hè khoảng tháng 4 – 9 hàng năm. Hoa có kích thước
nhỏ, màu vàng và có mùi thơm. Hoa đực mọc ở đầu các nhánh với cuống ngắn có
khuỷu, hoa cái mọc ở giữa những nhánh với những cuống không khuỷu. Số lượng
hoa đực luôn nhiều hơn hoa cái. Bộ nhụy 10 xếp thành hai vòng riêng biệt, mỗi
vòng 5 tạo thành cột đơn gần nhau, bộ nhụy có 3 vòi nhụy dính với nhau ở khoảng
2/3 chiều dài phần trên dời nhau và núm nhụy rẽ (Jatropha world, 2009).

Jatropha được thụ phấn nhờ côn trùng. Đối với cây trồng trong nhà kính,
Jatropha cần được thụ phấn nhân tạo (Heller, 1996). Trong cùng kiểu khởi phát hoa,

5


hoa nở khoảng 8 – 10 ngày. Tuy nhiên, hoa cái chỉ nở 2 – 4 ngày. (Jatropha world,
2009). Tỷ lệ hoa đực, cái và lưỡng tính biến động từ 13:1 – 29:1. Thông thường,
trong những năm tiếp theo, số hoa cái sẽ tăng nhiều hơn để tăng thêm khuynh
hướng tạo năng suất cao hơn (Campa và ctv, 2009).
Hoa cái

Nhị hoa

Cánh hoa
Lá đài

Nhị hoa

Đầu nhụy
Vòi nhụy
Bầu nhụy

Ống mật
Bao phấn
(Nguồn: Jongschap và ctv., 2007)
Hình 2.4: Hoa Jatropha curcas L.
2.1.1.4 Trái
Trái hình thành vào mùa đông khi cây bắt đầu rụng lá hoặc cây có thể ra trái
quanh năm nếu có độ ẩm tốt và nhiệt độ thích hợp tương đối cao. Thời gian từ khi

cây ra hoa đến khi trái chín khoảng 60 – 90 ngày. Trái mọc thành từng chùm, mỗi
chùm thông thường có khoảng 3 hạt, màu xanh nhạt. Vỏ quả ngoài vẫn còn nhiều
thịt trái cho đến khi hạt giống trưởng thành (Dovebiotech, 2001). Hạt giống có màu
đen dài khoảng 11 – 30 mm và có bề ngang khoảng 7 – 11 mm. Trọng lượng hạt
(trong 1000 hạt) là 727 g, trung bình có khoảng 1375 hạt trong 1 kg hạt. Vòng đời
của cây Jatropha curcas thường hơn 50 năm (Kumar và ctv, 2008).

6


Hình 2.5: Sự tượng trái, trái đã chín và hạt cây Jatropha

(Nguồn: CNAP, 2006)
Hình 2.6: Mặt cắt ngang trái Jatropha theo số ngày sau khi thụ phấn (DAP)
2.1.1.5 Nhân giống cây Jatropha
(1)

(2)

(Velasco, 2007)

(3)

(Hà văn Hân, 2009)

(Deore và ctv., 2008)

(1): Nhân giống bằng hạt (2): Hom cây Jatropha (3): Nuôi cấy mô cây Jatropha
Hình 2.7: Các phương pháp nhân giống cây Jatropha
Theo Jatropha world (2009), cây Jatropha có thể được nhân giống theo nhiều

phương pháp khác nhau nhưng mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng (Bảng
2.1, trang 8). Tùy theo điều kiện sẵn có mà có thể áp dụng phương pháp phù hợp.

7


Bảng 2.1: Ưu và nhược điểm của các phương pháp nhân giống truyền thống cho cây Jatropha
Phương pháp nhân giống

Ưu điểm

Hạt giống nảy mầm tự nhiên - Ít đầu tư

Nhược điểm
- Tỉ lệ nảy mầm thấp
- Khả năng sống sót thấp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ sâu
khi gieo hạt, ngày gieo hạt, chất lượng hạt giống, ẩm độ đất, quá
trình chuẩn bị đất trồng
- Dễ bị động vật gây hại vào giai đoạn đầu phát triển
- Ra hoa và cho trái trong năm thứ 3

8

Cây giống trồng trong vườn - Tỷ lệ sống cao
ươm

-

Chi phí vườn ươm nhiều.

- Có khả năng kháng hạn tốt
- Sớm ra hoa và cho trái

Nhân giống bằng hom

- Đầu tư ít

- Phát triển rễ bên nhiều
- Bị cây trồng khác cạnh tranh về ẩm độ và dinh dưỡng
- Tuổi thọ thấp hơn
- Kháng hạn, dịch bệnh kém

- Mau ra trái

- Vườn ươm với qui mô lớn để ươm giống không có nhiều
+ Khả năng thành công của kỹ thuật giâm hom liên quan tới:
tuổi cây lấy hom, vị trí cắt tạo hom, điều kiện đất giâm hom (tiêu
nước và độ thông thoáng), chiều dài hom giâm và số mắt trong hom
8