Phân tích mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Sơn Tra (Docynia Indica (Wall.) Decne) bằng chỉ thị ISSR
Tạp chí KHLN 4/2016 (4603 - 4613)
©: Viện KHLNVN - VAFS
ISSN: 1859 - 0373
PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ DI TRUYỀN
GIỮA CÁC QUẦN THỂ SƠN TRA (Docynia indica (Wall.) Decne)
BẰNG CHỈ THỊ ISSR
Vũ Thị Thu Hiền1, Trần Thị Liệu1, Đinh Thị Phòng1,
Phí Hồng Hải2, La Ánh Dương2, Vũ Đức Toàn3, Delia Catacutan4, Đàm Việt Bắc4
1 Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam
2 Viện KH Lâm nghiệp Việt Nam
3 Đại học Tây Bắc
4 Tổ chức Nông Lâm quốc tế (ICRAF) tại Việt Nam
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu của chúng tôi, 30 chỉ thị ISSR đã được sử dụng để
nghiên cứu đa dạng di truyền genome của 35 mẫu Sơn tra thu thập ở 7
quần thể (Mường La, Cà Mạ, Bắc Yên, Trạm Tấu, Mù Căng Chải, Bát Xát
and Sìn Hồ). Kết quả chỉ ra 28/30 chỉ thị chỉ ra tính đa hình và nhân bản
được 148 phân đoạn DNA, trong đó có 96 phân đoạn đa hình (chiếm
64,86%). Trung bình giá trị đa dạng gen trên một locus (Hj) và hàm lượng
thông tin đa hình của các chỉ thị tương ứng là 0,133 và 0,119. Kết quả
phân tích các thông số di truyền của 5 tiểu quần thể Sơn tra (trừ 2 tiểu
quần thể Cò Mạ và Sìn Hồ chỉ có một cá thể duy nhất không đánh giá
được một số thông số di truyền) cho thấy tính đa dạng di truyền của các
tiểu quần thể Sơn tra ở Tây Bắc tương đối thấp (Na = 1,013; Ne = 1,109;
Từ khóa: Sơn tra,
Docynia indica, đa hình
AND, mối quan hệ di
truyền, ISSR
I = 0,122, He = 0,084; h = 0,075 và PPB = 21,17%) trong đó thấp nhất là
tiểu quần thể Bát Xát và cao nhất là tiểu quần thể Bắc Yên. Hệ số di nhập
gen (Nm) của loài Sơn tra ở mức trung bình (Nm = 0,843), thể hiện cao
nhất ở hai locus UBC834 và UBC841 (Nm = 4,0) và thấp nhất ở locus
ISSR6 và UBC859 (Nm = 0). Hệ số tương đồng di truyền giữa 35 mẫu Sơn
tra dao động từ 0,567 (BY29 và TT45, BS63) đến 0,965 (MCC49 và
MCC51). Biểu đồ hình cây thể hiện mối quan hệ di truyền giữa 35 mẫu
Sơn tra phân tích với chỉ thị ISSR chia làm 2 nhánh chính có hệ số tương
đồng di truyền trong khoảng 61 - 96%, các mẫu thu ở cùng một địa điểm
đều nằm trong những nhánh phụ riêng biệt.
Analysis of genetic diversity between populations of Docynia indica
(Wall.) Dence by ISSR markers
In our study, 30 ISSR markers were used to assess genetic diversity of 35
Docynia indica samples collected from 7 different populations (Muong
La, Co Ma, Bac Yen, Tram Tau, Mu Cang Chai, Bat Xat and Sin Ho).
Among 30 ISSR markers, there were 28 markers that revealed
Keywords: Docynia indica
(Wall.) Dence,
polymorphism DNA
genetic diversity, ISSR
polymorphism. A total of 148 DNA fragments were generated but only 96
DNA fragments showed polymorphism (approximately 64.86%). Average
value of genetic diversity on a locus and polymorphism information of the
markers were 0.133 and 0.119, respectively. The results of genetic
diversity of 5 populations of Docynia indica (except for Co Ma và Sin Ho;
4603
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
because they have only one sample) showed that genetic diversity of 5
populations of Docynia indica was low (Na = 1.013; Ne = 1.109; I = 0.122,
He = 0.084; h = 0.075 và PPB = 21.17%). Bat Xat population was the
lowest genetic diversity; Bac Yen population was the highest genetic
diversity. Gene-flow (Nm) of Docynia indica was average (Nm = 0.843),
two locus UBC834 và UBC841 (Nm = 4.0) had the hightest values and
two locus ISSR6 and UBC859 (Nm = 0) had the lowest. Genetic similarity
coefficients between samples ranged from 0.567 (BY29 and TT45, BS63)
to 0.965 (MCC49 and MCC51). The pattern of grouping in the
dendrogram divided 35 Docynia indica samples into 2 main groups, with
genetic similarity coefficients ranged from 61-96%. The samples collected
from the same population belong to separate subgroups group.
đánh giá mức độ di truyền trên nhiều đối
tượng sinh vật ở nhiều phòng thí nghiệm trên
I. MỞ ĐẦU
Sơn tra hay còn gọi là Táo mèo (Docynia
(Rosaceae). Sơn tra là loài ưa sáng, thường
mọc rải rác trong rừng hoặc thành quần thể
thuần loài trong trảng cây bụi, ven đồi, suối,
sườn núi ở độ cao 1500 - 3000m. Ở Việt Nam
loài được tìm thấy ở các tỉnh miền núi phía
thế giới và Việt Nam. Các kết quả thu được rất
có giá trị trong chọn tạo giống cũng như công
tác bảo tồn và tái tạo nguồn gen (Chung et al.,
2004; Vũ Thị Thu Hiền et al., 2009; Nguyễn
Hoàng Nghĩa et al., 2010; Wu et al., 2011;
Dinh Thi Phong et al., 2009; 2014). Trong các
loại chỉ thị thì chỉ thị ISSR (Inter Sequence
Bắc như Lai Châu (Phong Thổ), Lào Cai Simple Repeat) đang được ứng dụng rộng rãi
(Sapa), Cao Bằng, Sơn La (Bắc Yên: Tạ Xùa),
Yên Bái. Trên thế giới loài phân bố ở các nước
Trung Quốc, Ấn Độ, Mianma và Thái Lan
(Sách đỏ Việt Nam, 2007).
và có hiệu quả trong việc đánh giá đa dạng di
truyền ở cả mức độ quần thể và loài (Nguyễn
Đức Thành, 2014; Vũ Đình Duy et al., 2010;
Đinh Thị Phòng et al., 2015; Trần Thị Liễu et
al., 2015). Tuy nhiên đối với loài Sơn tra và
một số loài khác thuộc chi Docynia hầu như
chưa có một nghiên cứu nào đánh giá về mức
độ đa dạng di truyền của loài. Các nghiên cứu
mới chỉ tập trung vào thành phần hóa học và
tác dụng dược liệu của các sản phẩm chế biến
từ quả Sơn tra (Đinh Thị Kim Chung, 2007;
Hoàng Thị Minh Tân, 2009; Vũ Thị Huê và
Bùi Thị Việt Hà, 2010; Nguyễn Thị Thanh
Loan et al., 2011; Vũ Thị Hạnh Tâm, 2011).
Quả và hạt Sơn tra được sử dụng rộng rãi như
là nguồn dược liệu nên được nhân dân địa
phương khai thác hàng năm để dùng và bán
dẫn tới việc giảm số lượng cá thể và thu hẹp
khu phân bố. Vì vậy cần có chiến lược khai
thác thích hợp (chỉ hái quả, không chặt cây) và
khoanh vùng giữ lại các cây con mọc hoang
trong rừng, ven bản làng. Đồng thời cần có
biện pháp gây trồng trong vườn rừng ở vùng
cao (Đinh Thị Kim Chung, 2007).
Xuất phát từ cơ sở khoa học trên, chúng tôi
trình bày kết quả nghiên cứu phân tích đa dạng
di truyền 35 mẫu Sơn tra bản địa (Docynia
indica) bằng chỉ thị ISSR tại 7 quần thể ở Tây
Bắc làm cơ sở cho công tác bảo tồn và chọn
tạo nguồn gen loài Sơn tra của Việt Nam.
Để công tác bảo tồn loài được hiệu quả, việc
nghiên cứu mối quan hệ di truyền giữa các
quần thể và giữa cá thể trong quần thể hết sức
quan trọng và cần thiết. Hiện nay, đã có rất
nhiều nghiên cứu sử dụng các chỉ thị phân tử
như SSR, ISSR, RFLP, AFLP, RAPD,... trong
4604
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Tạp chí KHLN 2016
Xác định hệ số tương đồng di truyền theo
phương pháp của Nei và Li 1979 (hệ số Dice):
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Vật liệu nghiên cứu: Bao gồm 35 mẫu lá Sơn
tra được ký hiệu và nơi thu thập như bảng 1.
Đây là các mẫu lá trộn từ 3 cây cá thể trong
các quần thể tự nhiên của Sơn tra tại Tây Bắc.
Các cây cá thể được chọn ngẫu nhiên và đảm
bảo cách nhau tối thiểu 300m.
2a
Sij
2a b c
Trong đó: Sij: Hệ số giống nhau giữa cá thể i
và j; a: Số phân đoạn ADN xuất hiện ở cả cá
thể i và j; b: Số phân đoạn ADN xuất hiện ở i
và không xuất hiện ở j; c: Số phân đoạn ADN
xuất hiện ở j và không xuất hiện ở i.
Các mồi sử dụng trong nghiên cứu: 30 chỉ thị
ISSR được tổng hợp bởi hãng IDT (Integrated
DNA Technology, Mỹ). Trình tự nucleotide
của các mồi ISSR được trình bày trong bảng 2.
Các thông số di truyền nghiên cứu quan tâm
như số alen trung bình quan sát (Number of
alleles: Na), số alen hiệu quả (Number of
effective alleles: Ne), hệ số gen dị hợp tử
mong đợi (Expected heterozygosity: He), chỉ
số đa dạng di truyền theo Shanon (Shanon’s
index: I), hệ số di nhập gen (Nm) của 7 tiểu
quần thể Sơn tra được tính toán ở mức độ quần
thể và loài bằng phần mềm GenAlex 6.3
(Peakall & Smouse, 2006) và phần mềm
Popgen (Yeh et al., 1999). Chỉ số đa dạng di
truyền (h) theo cách tính của Nei (1973) được
tính bằng công thức: h = ∑pi2 (trong đó pi là
tần số của alen thứ i tại locus đó) (Nei, 1973).
Tách chiết DNA tổng số: DNA tổng số từ 35
mẫu lá Sơn tra được tách chiết theo phương
pháp miêu tả bởi Doyle và Doyle (1987) có cải
tiến một số bước cho phù hợp với điều kiện
phòng thí nghiệm. Sau đó được tinh sạch bằng
bộ kít (genome DNA purification kit, #
KO512) của hãng Fermentas. Hàm lượng và
độ sạch của DNA tổng số được đo trên máy
quang phổ hấp phụ và kiểm tra trên gel
agarose 0,9%.
Phản ứng PCR - RAPD: Một phản ứng PCR
có thể tích 25µl: Bao gồm dung dịch đệm
PCR 1X; 2,5 mM MgCl2; 2 mM dNTPs;
200nM đoạn mồi; 1,125 đơn vị Taq
polymerase và 10 ng ADN khuôn. Phản ứng
PCR - RAPD thực hiện trong máy PCR -
Thermal Cycler theo chu trình nhiệt: bước 1:
94oC - 1 phút; bước 2: 92oC - 1 phút; bước 3:
35oC - 1 phút; bước 4: 72oC - 1 phút; từ bước
2 đến bước 4 lặp lại 45 chu kỳ; bước 5: 72oC
- 10 phút; bước 6: Giữ sản phẩm ở 4oC. Điện
di sản phẩm PCR trên gel agarose 1,5%,
nhuộm Ethidium bromide và chụp ảnh trên
máy soi gel.
Hàm lượng thông tin đa hình (Polymorphism
infomation content: PIC) của mỗi chỉ thị được
xác định theo công thức PIC = 1 - ∑Pi2, trong
đó Pi là tần số alen thứ i của kiểu gen được
kiểm tra. Phạm vi giá trị PIC từ 0 (không đa
hình) tới 1 (đa hình hoàn toàn). Giá trị đa dạng
gen trên một locus (Intralocus Gene Diversity:
Hj) được tính theo công thức: Hj = 1 - p2 - q2.
Biểu đồ hình cây và biểu đồ đa chiều thể hiện
mối quan hệ di truyền của 35 mẫu Sơn tra
được thiết lập dựa trên giá trị của khoảng cách
di truyền bằng phần mềm NTSYSpc 2.0
(Rohlf, 1992) và giá trị Bootrap được hỗ trợ
bởi phần mềm Win-Boot (Yap, 1996) với số
lần lặp lại 1000 lần.
Phân tích số liệu: Phân tích số liệu theo quy
ước: 1 = phân đoạn ADN xuất hiện và 0 = phân
đoạn ADN không xuất hiện, khi điện di sản
phẩm RAPD với các đoạn mồi ngẫu nhiên.
4605
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Bảng 1. Nguồn gốc, ký hiệu và tọa độ của 35 mẫu Sơn tra sử dụng trong nghiên cứu
Tọa độ địa lý
Số mẫu Ký hiệu mẫu
Địa điểm thu hái mẫu
Độ cao
(so mặt nước biển)
Kinh độ
Vĩ độ
ML1
ML4
ML5
104023.662
104027.753
104023.920
104023.999
104024.114
104024.580
104024.790
103042.348
104040.731
104040.134
104040.158
104040.302
104040.707
104040.713
104040.739
104040.956
104039.168
104039.233
104039.245
104039.251
104039.263
104039.359
104020.190
104020.142
104020.155
104020.259
104020.280
104020.287
104020.214
103063.049
103063.231
103063.252
103063.254
103063.539
103049.757
21060.100
21060.180
21060.131
21060.114
21060.063
21059.704
21059.510
21036.223
21029.339
21029.366
21029.219
21029.377
21029.431
21029.338
21029.311
21029.371
21052.381
21052.368
21052.317
21052.410
21052.392
21052.078
21067.990
21068.042
21067.975
21067.014
21068.036
21068.015
22063.347
22063.437
22063.560
22063.545
22063.545
22063.256
22008.791
1837
1889
1850
1913
1920
1975
1984
1785
1707
1711
1663
1716
1716
1714
1701
1717
1554
1563
1556
1604
1597
1464
1574
1568
1580
1600
1595
1605
1576
1955
1965
1971
1972
1972
1952
Bản Nậm Nghiệp -
Ngọc Chiến -
Mường La - Sơn La
7
1
ML6
ML9
ML14
ML19
ĐB11
BY10
BY21
BY23
BY26
BY29
BY30
BY32
BY34
TT36
Cò Mạ, Sơn La
Bắc Yên, Sơn La
8
6
8
Bản Cáo A - Làng Chiếu -
Bắc Yên - Sơn La
TT37
TT39
Thôn Suối Giao - Xà Hồ -
Trạm Tấu - Yên Bái
TT45
TT47
TT48
MCC49
MCC51
MCC53
MCC56
MCC58
MCC59
MCC60
MCC61
BS62
BS63
BS64
BS65
SH70
Bản Cán Dộng -
Nậm Khắt - Mù Cang
Chải - Yên Bái
Bản Phìn Hồ - Y Tý -
Bát Xát - Lào Cai
4
1
Sìn Hồ, Lai Châu
4606
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Tạp chí KHLN 2016
Bảng 2. Trình tự các nucleotide 30 chỉ thị ISSR sử dụng trong nghiên cứu
TT
1
Chỉ thị
ISSR1
Trình tự nucleotide
(CAG)5
Tài liệu tham khảo
Bornet et al., 2011
2
ISSR2
(CAA)5
Bornet et al., 2011
Lee et al., 2011
3
ISSR5
(CCG)6
4
ISSR6
(CTC)6
Lee et al., 2011
5
ISSR8
(GAA)6
Baloch et al., 2010
Baloch et al., 2010
Mahdizadeh et al., 2012
Mahdizadeh et al., 2012
Mahdizadeh et al., 2012
Mahdizadeh et al., 2012
Arif et al., 2009
6
ISSR9
(TG)8GA
(CCA)5
7
ISSR11
ISSR14
ISSR16
ISSR18
ISSR52
ISSR54
ISSR55
ISSR59
ISSR61
ISSR64
ISSR67
ISSR69
HB12
8
(CT)8GTC
(CT)8AC
(CT)8A
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
(CT)8G
(TC)8G
Arif et al., 2009
(AC)8T
Arif et al., 2009
(GA)8CT
(AC)8TG
ACA(GT)7
(ATG)6
Arif et al., 2009
Arif et al., 2009
Arif et al., 2009
Arif et al., 2009
(GGGTG)3
(CAC)3GC
GTG)3 GC
(CA)6 AG
(AG)8 CT
(GA)8 CC
(CA)8 GT
(GT)8 CA
(GT)8 CG
(TC)8AG
(AC)8CT
(TG)8 GC
(GATA)2 (GACA)2
Arif et al., 2009
Parasharami et al., 2012
Parasharami et al., 2012
Parasharami et al., 2012
Isshiki et al., 2008
Wang et al., 2010
Wang và Hao 2010
Wang và Hao 2010
Wang và Hao 2010
Wang và Hao 2010
Yang et al., 2005
HB15
A17901
UBC834
UBC841
UBC846
UBC849
UBC851
UBC854
UBC855
UBC859
UBC876
Wang et al., 2010
Wang và Hao 2010
HB12). Tổng số phân đoạn DNA khi phân tích
với 30 chỉ thị là 148 phân đoạn, trong đó có 96
phân đoạn đa hình (chiếm 64,86%) và 52 phân
đoạn đồng hình (chiếm 35,14%). Trong tổng
số 30 chỉ thị sử dụng phân tích thì có 03 chỉ thị
(ISSR8, ISSR59 và UBC849) có số phân đoạn
đa hình hoàn toàn (100%), 22 chỉ thị có tính đa
hình trên 50%. Trung bình giá trị đa dạng gen
trên một locus (Hj) và hàm lượng thông tin đa
hình của các chỉ thị (PIC) là 0,133 và 0,119
tương tứng (Bảng 3).
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đa dạng nguồn gen di truyền của 35
mẫu Sơn tra
Kết quả nghiên cứu phân tích tính đa hình
DNA của 35 mẫu Sơn tra thu tại 7 tiểu quần
thể ở 4 tỉnh Tây Bắc cho thấy có 28/30 chỉ thị
chỉ ra tính đa hình, với giá trị PIC dao động từ
0 (chỉ thị ISSR18 và UBC855) đến 0,255 (chỉ
thị ISSR54). Số lượng các phân đoạn DNA
nhân bản được với mỗi chỉ thị dao động từ 2
(chỉ thị ISSR64) đến 8 phân đoạn (chỉ thị
4607
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Bảng 3. Tỷ lệ phân đoạn đa hình, giá trị PIC, đa dạng gen một locus và hệ số di nhập gen của 35
mẫu Sơn tra phân tích với 30 chỉ thị ISSR
Phân
đoạn
đa
Đa dạng
gen trên
một locus
(Hj)
Kích thước
sản phẩm
PCR (bp)
Tổng
phân
đoạn
Phân
đoạn
đồng hình
% phân
đoạn đa
hình
Hệ số di
nhập gen
(Nm)
Giá trị
PIC
TT
Chỉ thị
hình
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ISSR1
ISSR2
ISSR5
ISSR6
ISSR8
ISSR9
ISSR11
ISSR16
ISSR14
375 - 1200
500 - 1200
600 - 1100
600 - 1100
300 - 1400
600 - 1350
350 - 2000
350 - 900
6
4
3
6
7
6
6
6
5
5
2
1
5
7
5
3
4
2
1
2
2
1
0
1
3
2
3
83,33
50,00
33,33
83,33
100,00
83,33
50,00
66,67
40,00
0,219
0,173
0,005
0,115
0,180
0,158
0,158
0,168
0,112
0,188
0,196
0,019
0,193
0,272
0,167
0,075
0,143
0,157
0,158
0,070
2,919
0,000
0,137
0,904
0,610
0,520
0,250
500 -1350
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
ISSR18
ISSR52
ISSR54
ISSR55
ISSR59
ISSR61
ISSR64
ISSR67
ISSR69
HB12
320 - 950
300 - 1250
400 - 1050
500 - 1100
600 - 850
400 -950
3
7
0
6
5
4
3
5
1
1
3
4
3
6
4
1
5
4
2
2
3
1
2
96
3
1
1
1
0
1
1
2
2
4
4
1
2
2
2
0
2
1
0
2
2
52
0,00
85,71
83,33
80,00
100,00
83,33
50,00
33,33
60,00
50,00
42,86
85,71
66,67
33,33
71,43
100,00
50,00
66,67
0,00
0,000
0,153
0,255
0,181
0,083
0,185
0,022
0,010
0,145
0,099
0,015
0,250
0,010
0,005
0,123
0,244
0,068
0,019
0,000
0,207
0,217
0,119
0,000
0,273
0,190
0,065
0,221
0,154
0,078
0,036
0,120
0,124
0,051
0,246
0,037
0,019
0,203
0,249
0,149
0,071
0,000
0,082
0,211
0,133
-
0,430
0,670
2,208
0,461
0,258
2,561
1,750
0,665
0,231
0,455
0,394
4,000
4,000
0,230
0,263
0,570
0,353
-
6
5
3
6
650 - 750
400 - 1000
650 - 1300
500 - 2000
300 - 1700
300 - 1600
250 - 900
500 - 750
250 - 1000
600 - 1500
400 - 950
400 - 1000
350 - 700
500 - 1000
500 -800
2
3
5
8
HB15
7
A17901
UBC834
UBC841
UBC846
UBC849
UBC851
UBC854
UBC855
UBC859
UBC876
7
6
3
7
4
4
3
3
3
33,33
50,00
64,86
0,000
0,231
0,843
4
148
Đến nay có thể nói gần như chưa có một trên một số loài thuộc chi khác trong họ Hoa
nghiên cứu nào trên thế giới và Việt Nam về hồng (Rosaceae) như Crataegus (Rajeb et al.,
đa dạng di truyền loài Sơn tra và các loài trong 2010; Beigmohamadi và Rahmani, 2011),
chi Docynia. Các nghiên cứu mới tập trung Rosa (Jabbarzadeh et al., 2013), Malus
4608
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Tạp chí KHLN 2016
(Goulão và Oliveira, 2001; Fazeli et al., 2016) 21,17%. So sánh với một số loài khác cho thấy
mức đa dạng di truyền của loài Sơn tra ở Việt
Nam (I = 0,122; h = 0,075 và PPB = 21,17%)
thấp hơn loài Prunus mira ở Trung Quốc
(I = 0,38; h = 0,23 và PPB = 72,73%) (Tian
et al., 2015).
và Prunus (Tian et al., 2015). Khi so sánh với
một số loài khác trong họ Hoa hồng cho thấy
loài Sơn tra ở Việt Nam có phần trăm phân
đoạn đa hình (64,86%) thấp hơn loài Prunus
mira (Trung Quốc) (100%) (Tian et al., 2015),
loài Crataegus azarolus (Tunisia) (77,14%)
(Rajeb et al., 2010), loài Crataegus spp. (Iran)
(75,25%) (Beigmohamadi và Rahmani, 2011).
Ở các quần thể tự nhiên Sơn tra, người dân
chặt bỏ các loài cây khác và có thể trồng bổ
sung thêm các cây Sơn tra cùng nguồn gốc
xuất xứ, do vậy đây có thể là nguyên nhân tính
đa hình thấp ở loài Sơn tra ở Việt Nam.
Ở mức độ loài, các thông số di truyền như số
alen quan sát trung bình (Na); số alen hiệu quả
(Ne); chỉ số đa dạng di truyền theo Shannon (I)
và theo Nei (h); hệ số gen dị hợp tử mong đợi
(He), phần trăm phân đoạn đa hình (PPB) của
loài Sơn tra là 1,654; 1,365; 0,333; 0,146;
0,220 và 65,44, tương ứng (Bảng 4).
Kết quả phân tích ở bảng 4 cho thấy hệ số gen
dị hợp tử mong đợi (He) của cả 5 tiểu quần thể
(trừ tiểu quần thể Cò Mạ và Sìn Hồ) đều ở
mức thấp (dao động từ 0,053 - 0,169). Trong
đó tiểu quần thể Bát Xát thấp nhất (0,053). Hệ
số dị hợp tử thấp đồng nghĩa với hệ số đồng
hợp tử cao có thể là kết quả của quá trình giao
phấn cận huyết do ảnh hưởng bởi sự lạc dòng
di truyền (genetic drift) do quần thể thể nhỏ và
bị phân tách. Thêm vào đó số alen hiệu quả
(Ne) cũng được tìm thấy rất thấp ở tiểu quần
thể Bát Xát (1,100). Kết quả này cho phép
nhận định sự suy giảm di truyền cao ở tiểu
quần thể Bát Xát và cần sớm có biện pháp bảo
vệ đặc biệt đối với tiểu quần thể này. Tuy
nhiên kết quả phân tích trong bảng 4 cho thấy
hệ số di nhập gen (Nm) của loài ở mức trung
bình (Nm = 0,843), thể hiện cao nhất ở hai
locus UBC834 và UBC841 (Nm = 4,0) và thấp
nhất ở locus ISSR6 và UBC859 (Nm = 0). Kết
quả này cho thấy sự biến động alen (thêm vào
hay mất đi) xảy ra cao nhất ở hai locus
UBC834 và UBC841. Sự di nhập gen có thể
làm tăng hoặc giảm sự đa dạng di truyền của
quần thể, tuy nhiên nếu sự di nhập gen tương
đối cao vào quần thể có thể làm giảm hiệu quả
biến đổi gen do chọn lọc tự nhiên, đột biến hay
các yếu tố ngẫu nhiên và có thể làm chậm hoặc
ngăn cản sự đa dạng của quần thể.
3.2. Một số thông số di truyền của các quần
thể Sơn tra
Tính đa dạng di truyền giữa 35 mẫu Sơn tra
được thể hiện qua các thông số di truyền khi
phân tích ở mức độ quần thể và mức độ loài.
Riêng hai quần thể Cò Mạ và Sìn Hồ chỉ có
một mẫu duy nhất nên không đánh giá được
một số thông số như chỉ số đa dạng di truyền
theo Shannon (I), hệ số gen dị hợp tử mong
đợi (He) và phần trăm phân đoạn đa hình
(PPB). Kết quả phân tích các thông số di
truyền của 5 quần thể Sơn tra còn lại cho thấy
quần thể Bát Xát (Lào Cai) có tính đa dạng di
truyền thấp nhất (Na = 0,985; Ne = 1,1; I =
0,075, He = 0,053; h = 0,053 và PPB =
11,76%), thứ hai là quần thể Mường La (Na =
1,037; Ne = 1,103; I = 0,087, He = 0,059; h =
0,058 và PPB = 15,44%), thứ ba là quần thể
Trạm Tấu (Na = 1,081; Ne = 1,123; I = 0,098,
He = 0,067; h = 0,065 và PPB = 16,91%), thứ
tư là quần thể Mù Cang Chải (Na = 1,074; Ne
= 1,129; I = 0,105, He = 0,072; h = 0,065 và
PPB = 18,38%) và cao nhất là quần thể Bắc
Yên (Na = 1,346; Ne = 1,306; I = 0,246, He =
0,169; h = 0,132 và PPB = 43,38%) (Bảng 4).
Ở mức độ quần thể, trung bình đa dạng di
truyền theo Shannon (I) và theo Nei (h), phần
trăm phân đoạn đa hình (PPB%) của các quần
thể Sơn tra tương ứng là 0,122; 0,075 và
4609
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Bảng 4. Một số thông số đa dạng di truyền quần thể Sơn tra với chỉ thị ISSR
Na
Ne
I
He
0,059
-
h
PPB (%)
15,44
-
Mường La
Cò Mạ
1,037
0,779
1,346
1,081
1,074
0,985
0,787
1,013
1,654
1,103
1,000
1,306
1,123
1,129
1,100
1,000
1,109
1,365
0,087
-
0,058
-
Bắc Yên
Trạm Tấu
Mù Cang Chải
Bát Xát
0,246
0,098
0,105
0,075
-
0,169
0,067
0,072
0,053
-
0,132
0,065
0,065
0,053
-
43,38
16,91
18,38
11,76
-
Sìn Hồ
Trung bình
Loài
0,122
0,333
0,084
0,220
0,075
0,146
21,17
65,44
Ghi chú: Na: Số alen quan sát trung bình; Ne: Số alen hiệu quả; I, h: Chỉ số đa dạng di truyền theo Shannon và
theo Nei; He: Hệ số gen di hợp tử mong đợi; PPB: Phần trăm phân đoạn đa hình; “ - ” Không đánh giá.
truyền và khoảng cách di truyền giữa 7 quần
thể. Kết quả chỉ ra các quần thể Sơn tra nghiên
cứu đều có hệ số tương đồng di truyền tương
đối cao (dao động từ 0,796 đến 0,942), trung
bình 0,881. Trong đó quần thể Bát Xát (Lào
Cai) và Sìn Hồ (Lai Châu) có mối quan hệ di
truyền gần gũi nhất (0,942). Hệ số tương đồng
di truyền thấp nhất được xác định giữa quần
thể Cò Mạ (Sơn La) và quần thể Mù Cang
Chải (Yên Bái) (0,796). Tương tự, khoảng
cách di truyền trung bình giữa các quần thể
Sơn tra là 0,128 và được xác định cao nhất
giữa cặp quần thể Mù Cang Chải/ Cò Mạ
(0,228), thấp nhất giữa cặp quần thể Bát Xát/
Sìn Hồ (0,060) (Bảng 5).
3.3. Hệ số tương đồng di truyền giữa 35
mẫu trong 7 quần thể Sơn tra
Hệ số tương đồng di truyền của 35 mẫu Sơn
tra dao động từ 0,567 (BY29 và TT45, BS63)
đến 0,965 (MCC49 và MCC51). Trong số các
mẫu Sơn tra nghiên cứu thì mẫu BY29 có hệ
số tương đồng di truyền với 34 mẫu còn lại
thấp nhất, dao động từ 0,567 (BY29 và TT45,
BS63) đến 0,670 (BY29 và BY30). Từ kết quả
nhận được cho thấy các mẫu Sơn tra có quan
hệ xa nhau về mặt di truyền, nhất là mẫu
BY29 với các mẫu còn lại.
Mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Sơn
tra được xác định dựa trên hệ số tương đồng di
Bảng 5. Hệ số tương đồng di truyền (dưới) và khoảng cách di truyền (trên) theo Nei (1973) giữa
7 quần thể Sơn tra phân tích với chỉ thị ISSR
Mường La
Cò Mạ
Bắc Yên
Trạm Tấu
Mù Cang Chải
Bát Xát
(6)
Sìn Hồ
Trung
bình
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(7)
1
2
3
4
5
6
7
0,143
0,155
0,224
0,065
0,125
0,156
0,099
0,228
0,147
0,108
0,103
0,151
0,175
0,089
0,156
0,113
0,168
0,172
0,085
0,157
0,060
0,867
0,857
0,799
0,883
0,796
0,860
0,846
0,937
0,856
0,863
0,839
0,842
0,128
0,906
0,898
0,915
0,918
0,902
0,856
0,855
0,893
0,942
Trung bình
0,881
4610
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Tạp chí KHLN 2016
kiểu hình theo phương pháp của Jaccard và
kiểu phân nhóm UPGMA có giá trị cao nhất
(r = 0,92756) (số liệu không chỉ ra ở đây). Vì
vậy biểu đồ hình cây và biểu đồ đa chiều
(Hình 1) của các mẫu Sơn tra nghiên cứu
được thiết lập theo hệ số tương đồng di truyền
khi tính bằng phương pháp của Jaccard và
kiểu phân nhóm UPGMA.
3.4. Mối quan hệ di truyền giữa 35 mẫu Sơn
tra nghiên cứu
Để có cái nhìn tổng quát hơn về mối quan hệ
di truyền giữa 35 cá thể Sơn tra của 7 quần
thể nghiên cứu, chúng tôi đã thiết lập sơ đồ
hình cây thể hiện mối quan hệ di truyền giữa
35 cá thể Sơn tra. Trước khi lập biểu đồ hình
cây chúng tôi tính được giá trị tương quan
z
e
d
a
c
c
65
II.2
62
b
II
54.6
99.2
90.5
82
b
50.7
a
II.1
I
0
Hình 1. Biểu đồ hình cây (bên phái) và Biểu đồ đa chiều (bên trái) theo phương pháp của
Jacccard và kiểu phân nhóm UPGMA với giá trị bootrap lặp lại 1000 lần thể hiện mối quan hệ di
truyền của 35 mẫu Sơn tra phân tích với 30 chỉ thị ISSR (Ghi chú: a: mẫu ở Bắc Yên,
b: mẫu ở Mù Cang Chải, c: mẫu ở Bát Xát, d: mẫu ở Trạm Tấu, e: mẫu ở Mường La).
Kết quả phân tích hình 1 cho thấy biểu đồ hình đồng di truyền trong khoảng từ 79,6% đến
cây chia thành 2 nhánh chính I và II riêng biệt 96%. Trong đó nhánh phụ II.1 gồm 7 mẫu còn
có hệ số tương đồng di truyền trong khoảng 61 lại ở Bắc Yên là BY10, BY21, BY23, BY26,
- 96%. Nhánh chính I gồm duy nhất mẫu BY30, BY32 và BY34 có hệ số tương đồng di
BY29 ở Bắc Yên (Sơn La), nhánh chính II truyền dao động trong khoảng từ 84,2% đến
gồm 34 mẫu còn lại. Điều này cho phép nhận 95,6%. Nhánh phụ II.2 lại chia thành 2 nhóm
định mẫu BY29 có sự khác biệt di truyền với nhỏ hơn, trong đó nhóm thứ nhất gồm 8 mẫu
các mẫu còn lại lớn nhất. Kết quả này cũng thu ở Mù Cang Chải, Yên Bái (ký hiệu b) có
phù hợp với phân tích hệ số tương đồng di hệ số tương đồng di truyền trong khoảng 90,7
truyền ở trên (mẫu BY29 có hệ số tương đồng - 96%, nhóm thứ 2 gồm 19 mẫu còn lại có
di truyền với 34 mẫu còn lại thấp nhất, dao nguồn gốc từ Mường La, Cò Mạ (Sơn La),
động từ 0,567 đến 0,670). Nhánh chính II chia Trạm Tấu (Yên Bái), Bát Xát (Lào Cai) và Sìn
thành 2 nhánh phụ II.1 và II.2 có hệ số tương Hồ (Lai Châu).
4611
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
34 mẫu còn lại thấp nhất, dao động từ 0,567
(BY29 và TT45, BS63) đến 0,670 (BY29 và
BY30). Trong 7 tiểu quần thể Sơn tra nghiên
cứu thì tiểu quần thể Bát Xát và Sìn Hồ có mối
quan hệ di truyền gần gũi nhất (0,942) và cách
xa nhất là tiểu quần thể Cò Mạ và Mù Cang
Chải (0,796).
IV. KẾT LUẬN
- Ba mươi chỉ thị phân tử ISSR đã được sử
dụng để đánh giá đa dạng di truyền cho 35
mẫu thuộc 7 tiểu quần thể Sơn tra (D. indica) ở
4 tỉnh Tây Bắc (Mường La, Cò Mạ, Bắc Yên,
Trạm Tấu, Mù Cang Chải, Bát Xát và Sìn Hồ).
Kết quả chỉ ra 28/30 chỉ thị chỉ ra tính đa hình
và nhân bản được 148 phân đoạn DNA, trong
đó có 96 phân đoạn đa hình (chiếm 64,86%).
Trung bình giá trị đa dạng gen trên một locus
(Hj) và hàm lượng thông tin đa hình của các
chỉ thị tương ứng là 0,133 và 0,119.
- Biểu đồ hình cây thể hiện mối quan hệ di
truyền giữa 35 mẫu Sơn tra phân tích với chỉ
thị ISSR chia làm 2 nhánh chính có hệ số
tương đồng di truyền trong khoảng 61 - 96%,
các mẫu thu ở cùng một địa điểm đều nằm
trong những nhánh phụ riêng biệt. Kết quả
phân nhóm trên biểu đồ đa chiều cũng phản
ánh kết quả tương tự, các mẫu có khoảng
cách di truyền gần nhau thì nằm co cụm lại
với nhau.
- Kết quả phân tích các thông số di truyền của
5 tiểu quần thể Sơn tra (trừ 2 tiểu quần thể Cò
Mạ và Sìn Hồ chỉ có một cá thể duy nhất
không đánh giá được một số thông số di
truyền) cho thấy tính đa dạng di truyền của các
tiểu quần thể Sơn tra ở Tây Bắc tương đối thấp
(Na = 1,013; Ne = 1,109; I = 0,122, He =
0,084; h = 0,075 và PPB = 21,17%) trong đó
thấp nhất là tiểu quần thể Bát Xát, thứ hai là
tiểu quần thể Mường La, thứ ba là tiểu quần
thể Trạm Tấu, thứ tư là tiểu quần thể Mù Cang
Chải và cao nhất là tiểu quần thể Bắc Yên. Hệ
số di nhập gen (Nm) của loài Sơn tra ở mức
trung bình (Nm = 0,843), thể hiện cao nhất ở
hai locus UBC834 và UBC841 (Nm = 4,0) và
thấp nhất ở locus ISSR6 và UBC859 (Nm = 0).
V. LỜI CÁM ƠN
Công trình này là sản phẩm của dự án hợp
tác nghiên cứu “Duy trì và Phát triển ngân
hàng gien cây Sơn tra bản địa tại miền Bắc
Việt Nam” giữa Viện Khoa học Lâm nghiệp
Việt Nam, ICRAF Việt Nam và World
Agroforestry Centre thực hiện trong giai
đoạn 2013-2016. Các tác giả xin chân thành
cảm ơn World Agroforestry Centre đã tài trợ
kinh phí nghiên cứu; Bảo tàng thiên nhiên
Việt Nam về việc sử dụng một số trang thiết
bị; Trung tâm KHLN Tây Bắc đã tạo điều
kiện thuận lợi để các tác giả thu thập mẫu
nghiên cứu.
- Hệ số tương đồng di truyền giữa 35 mẫu Sơn
tra dao động từ 0,567 (BY29 và TT45, BS63)
đến 0,965 (MCC49 và MCC51). Trong đó
mẫu BY29 có hệ số tương đồng di truyền với
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Beigmohamadi M. and Rahmani F., 2011. Genetic variation in hawthorn (Crataegus spp.) using RAPD
markers. African Journal of Biotechnology 10(37): 7131-7135.
2. Chung J.D., Lin T.P., Tan J.C., Lin M.Y., Hwang S.Y., 2004. Genetic diversity and biogeography of
Cunninghamia konishii (Cupressaceae), an island species in Taiwan: a comparison with Cunninghamia
lanceolata, a mainland species in China. Mol. Phylogenet. Evol. 33: 791-801.
4612
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
Tạp chí KHLN 2016
3. Đinh Thị Kim Chung, 2007. Ảnh hưởng của một số yếu tố tới quá trình lên men vang Táo mèo (Docynia
indica). Tạp chí Khoa học và Công nghệ 45(2): 87 - 92.
4. Dinh Thi Phong, Vu Thi Thu Hien, Tran Thi Lieu, 2015. Genetic variation of Pinus dalatensis Ferre’ (Pinaceae)
populations - endemic species in Vietnam revealed by ISSR markers. J. Chem. Bio. Phys.Sci. 5 (2): 415-1425.
5. Đinh Thị Phòng, Vũ Thị Thu Hiền, Trần Thị Liễu, Nguyễn Tiến Hiệp, 2014. Đánh giá tính đa dạng di truyền
quần thể tự nhiên loài Thông lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) ở Tây Nguyên, Việt Nam bằng chỉ SSR. Tạp chí
Sinh học, 36 (2): 210-219.
6. Doyle J.J. and Doyle J.J., 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12: 13-15.
7. Fazeli Sh., Sheidai M., Farahani F., Noormohammadi Z., 2016. Looking for genetic diversityin Iranian apple
cultivars (Malus domestica Borkh.). Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran 27 (3): 205-215.
8. Goulão L., Oliveira C. M., 2001. Molecular characterisation of cultivars of apple (Malus domestica Borkh.)
using microsatellite (SSR and ISSR) markers. Euphytica 122 (1): 81 - 89.
9. Hoàng Thị Minh Tân, 2009. Nghiên cứu tách chiết một số hợp chất tự nhiên từ cây Táo mèo có tác dụng chống
rối loạn trao đổi gluxit, lipid, Luận văn thạc sĩ Sinh học.
10. Jabbarzadeh Z., Khosh-khui M., Salehi H., Shahsavar A.R., Saberivand A., 2013. Assessment of Genetic
Relatedness in Roses by ISSR Markers. World Applied Sciences Journal 28 (12): 2085-2090.
11. Nei M., 1973. Analysis of genetic diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 70: 3321-3323.
12. Nguyễn Đức Thành, 2014. Các kỹ thuật chỉ thị DNA trong nghiên cứu và chọn lọc thực vật. Tạp chí Sinh học
36 (3): 265-294 DOI:10.15625/0866-7160/v36n3.5974.
13. Nguyễn Hoàng Nghĩa, Nguyễn Đức Thành, Lê Thị Bích Thủy, 2010. Phân tích đa dạng di truyền loài Giổi
xương (Michelia baillonii (Pierre) Fin.et Gagnep) bằng chỉ thị phân tử RAPD và cp SSR. Tạp chí Khoa học
Lâm nghiệp
14. Nguyễn Thị Thanh Loan (2011). Tác dụng chống béo phì và giảm trọng lượng của dịch chiết quả Táo mèo
Docynia indica (Wall.) Decne trên mô hình chuột béo phì thực nghiệm. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà
Nội, 27: 125 - 133.
15. Peakall R. and Smouse P.E., 2006. GenAlEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for
teaching and research. Molecular Ecology Note 6: 288-295.
16. Rajeb C., Chokri Messaoud C., Chograni H., Bejaoui A., Boulila A., Rejeb M.N., Boussaid M., 2010. Genetic
diversity in Tunisian Crataegus azarolus L. var. Aronia L. populations assessed using RAPD markers. Ann.
For. Sci. 67: 512 DOI:10.1051/forest/2010014.
17. Rohlf F.J., 1992. NTSYS-PC: Numerical taxonomy and multivariate analysis system version 2.0. State
University of New York (Stony Brook, New York).
18. Sách đỏ Việt Nam - Phần II: Thực vật (2007). Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ.
19. Tian Y., Xing C., Cao Y., Wang C., Guan F., Li R., Meng, 2015. Evaluation of genetic diversity on Prunus mira
Koehne by using ISSR and RAPD markers. Biotechnology & Biotechnological Equipment 29 (6): 1053 - 1061.
20. Trần Thị Liễu, Lê Thị Quỳnh, Vũ Thị Thu Hiền, Đinh Thị Phòng, 2015. Thông số về tính đa dạng di truyền
quần thể tự nhiên loài Bách xanh (Calocedrus macrolepis) ở Tây Nguyên, Việt Nam bằng chỉ thị ISSR. Tạp chí
Sinh học 37 (4): 463-469.
21. Vũ Đình Duy, Bùi Thị Tuyết Xuân, Trần Vinh, Nguyễn Minh Tâm, 2010. Phân tích đa dạng và quan hệ di
truyền quần thể Thủy tùng (Glyptostrobus pensilis) ở Đắk Lắk bằng chỉ thị SSR. Tạp chí Công nghệ sinh học 8
(3): 331-336.
4613
Tạp chí KHLN 2016
Vũ Thị Thu Hiền et al., 2016(4)
22. Vũ Thị Hạnh Tâm, 2011. Nghiên cứu tác dụng hạ lipid và đường huyết của dịch chiết quả Táo mèo (Docynia
indica (Wall.) Dene) trên mô hình chuột thực nghiệm. Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Hà Nội.
23. Vu Thi Hue, Bui Thi Viet Ha, 2010. Study on antibacterial activity toward bacteria causing upper respiratory
(Moraxella catarrhalis) of Bacillus sp TM1.2 isolated from vinegar Docynia fruit (Docynia indica (Wall.)
Decne). J. Scien anh Technol 26 (4): 537-542.
24. Vũ Thị Thu Hiền, Trần Thị Việt Thanh, Lê Anh Tuấn, Phí Hồng Hải, Đinh Thị Phòng, 2009. Phân tích mối
quan hệ di truyền tập đoàn giống cây Bách xanh (Calocedrus macrolepis) bằng chỉ thị RAPD và DNA lục lạp.
Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 3: 122-128.
25. Wu Z.Y., Liu J.F., Hong W., Pan D.M., Zheng S.Q., 2011. Genetic diversity of natural and planted
Glyptostrobus pensilis populations: a comparative study. Chinese Journal of Applied Ecology 22(4): 873-9.
26. Yap I. V. and Nelson R. J., 1996. Winboot: a program for performing bootstrap analysis of binary data to
determine the confidence of UPGMA-based dendrograms, IRRI, Manila.
27. Yeh F.C., Yang R.C., Boyle T., 1999. POPGENE Microsoft Windows-Based Freeware for Population Genetic
Analysis. Release 1.31, University of Alberta, Edmonton.
Người thẩm định: TS. Nguyễn Đức Kiên
4614
12 trang
15/01/2024
9040
Free
Bạn đang xem tài liệu "Phân tích mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Sơn Tra (Docynia Indica (Wall.) Decne) bằng chỉ thị ISSR", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- phan_tich_moi_quan_he_di_truyen_giua_cac_quan_the_son_tra_do.pdf
