51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

MỤC LỤC

MỤC LỤC.............................................................................................2
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................6
PHẦN I: ĐA DẠNG DI TRUYỀN.......................................................9
CHƯƠNG 1: GEN VÀ ĐỘT BIẾN GEN.............................................9
1. TỔNG QUAN VỀ GEN...........................................................................................9
1.1. Định nghĩa gen.............................................................................................................9
1.2. Cấu trúc của Gen........................................................................................................10
1.3. Chức năng của Gen....................................................................................................13
2. ĐỘT BIẾN GEN....................................................................................................14
2.1. Khái niệm đột biến và đột biến gen...........................................................................14
2.2.Các dạng đột biến gen thường gặp..............................................................................14
2.3.Nguyên nhân phát sinh đột biến gen...........................................................................15
2.4. Hậu quả của đột biến gen...........................................................................................16
2.5. Sự biểu hiện của đột biến gen ...................................................................................16
2.6. Ý nghĩa của đột biến gen............................................................................................17
3. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ GEN...............................................................18
3.1.Cách tiến hành kỹ thuật gen........................................................................................19
3.2. Tạo ra các chủng vi sinh vật mới...............................................................................19
3.3. Một số thành tựu chọn giống ở Việt Nam..................................................................21
CHƯƠNG II: ĐA DẠNG GEN..........................................................23
1.ĐA DẠNG GEN......................................................................................................23
1.1. Định nghĩa..................................................................................................................24
1.2. Tính đa dạng ở mức độ của các nhóm sinh vật..........................................................25
2. ĐA DẠNG GEN TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM...............................28
2.1. Nguồn gen giống cây trồng, vật nuôi.........................................................................28
2.2. Đặc trưng đa dạng của nguồn gen..............................................................................29
3. TÌNH TRẠNG SUY THOÁI ĐA DẠNG GEN....................................................30

CHƯƠNG III: BẢO TỒN GEN........................................................31
1. CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO TỒN NGUỒN GEN.............................................32
1.1. Bảo tồn nguyên vị (In situ)........................................................................................32

Đa dạng sinh học

1.2. Bảo tồn chuyển vị (Ex situ)........................................................................................33
2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN......................................................34
2.1. Bảo tồn nguồn gen trong trang trại............................................................................34
2.2. Ngân hàng gen hạt giống...........................................................................................35
2.3. Ngân hàng gen đồng ruộng........................................................................................37
2.4. Ngân hàng gen invitro................................................................................................39
3. BẢO TỒN GEN ĐỘNG VẬT HOANG DÃ Ở VIỆT NAM ...............................40

PHẦN II: ĐA DẠNG LOÀI...............................................................42
CHƯƠNG I. LOÀI VÀ ĐA DẠNG LOÀI.........................................42
1. ĐỊNH NGHĨA LOÀI VÀ ĐA DẠNG LOÀI........................................................42
2. ĐA DẠNG LOÀI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM....................................43
3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐA DẠNG LOÀI......................................47

CHƯƠNG II. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SUY GIẢM ĐA DẠNG
LOÀI...................................................................................................49
1. NGUYÊN NHÂN TỰ NHIÊN...............................................................................50
2. NGUYÊN NHÂN TỪ CON NGƯỜI ...................................................................51
2.1. Sử dụng không bền vững các nguồn tài nguyên sinh vật...........................................51
2.2. Sự du nhập các loài ngoại lai.....................................................................................54
2.3. Xây dựng cơ bản làm mất đa dạng sinh học..............................................................55
2.4. Chiến tranh.................................................................................................................56
2.5. Ô nhiễm môi trường...................................................................................................57
2.6. Tăng dân số ...............................................................................................................60
2.7. Di dân và tập quán du canh du cư..............................................................................61
2.8. Sự nghèo đói..............................................................................................................62
2.9. Mâu thuẫn trong các chính sách.................................................................................62
CHƯƠNG III. ĐE DOẠ LOÀI VÀ BẢO TỒN.................................63
1. SÁCH ĐỎ IUCN VÀ SỰ TUYỆT CHỦNG.........................................................63
1.1. Sách đỏ IUCN...........................................................................................................63
1.2. Sự tuyệt chủng (extinction)........................................................................................66
2. BẢO TỒN LOÀI....................................................................................................71
2.1. Vì sao phải bảo tồn loài?............................................................................................71
2.2. Các cấp độ bảo tồn loài..............................................................................................73
2.3. Công cụ bảo tồn loài..................................................................................................74
2.4. Bảo tồn loài ở Việt Nam............................................................................................76
PHẦN III. ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI.............................................78

3


CHƯƠNG I : HỆ SINH THÁI............................................................78
1. CÁC KHÁI NIỆM.................................................................................................78
1.1. Khái niệm hệ sinh thái...............................................................................................78
1.2. Các khái niệm liên quan.............................................................................................79
2. CẤU TRÚC CỦA HỆ SINH THÁI......................................................................80
2.1. Cấu trúc hệ sinh thái chia theo thành phần................................................................80
2.2. Cấu trúc hệ sinh thái chia theo chức năng..................................................................82
3. ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ SINH THÁI...................................................................82
3.1. Tính cân bằng của hệ sinh thái – cân bằng sinh thái (ecological stability)................82
3.2. Dòng năng lượng trong hệ sinh thái...........................................................................83
3.3. Dòng vật chất của hệ sinh thái, chu trình sinh địa hoá...............................................84
4. CHỨC NĂNG CỦA HỆ SINH THÁI...................................................................84
4.1. Chức năng sinh thái và môi trường............................................................................84
4.2. Chức năng sản xuất – giá trị kinh tế...........................................................................86
4.3. Chức năng xã hội và nhân văn...................................................................................88
4.4. Các chức năng khác...................................................................................................89
5. DIỄN THẾ SINH THÁI........................................................................................90
5.1. Khái niệm diễn thế sinh thái......................................................................................90
5.2. Nguyên nhân dẫn đến diễn thế sinh thái ..................................................................91
5.3. Các loại diễn thế ........................................................................................................91
5.4. Tầm quan trọng thực tế của việc nghiên cứu diễn thế. .............................................93
6. CÁC KIỂU HỆ SINH THÁI CHÍNH...................................................................93
6.1. Các hệ sinh thái trên cạn............................................................................................93
6.2. Các hệ sinh thái dưới nước.........................................................................................97
CHƯƠNG II : ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI.....................................102
1. TỔNG QUAN VỀ ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI ................................................102
1.1. Đa dạng hệ sinh thái.................................................................................................102
1.2. Nguyên tắc đánh giá đa dạng hệ sinh thái................................................................102
2.CHỈ SỐ ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI...................................................................103
2.1. Tổng chỉ số đa dạng (Công thức Shannon)..............................................................103
2.2. Chỉ số bình quân......................................................................................................104
2.3. Các chỉ số khác........................................................................................................104
3. ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH THÁI HỌC.........104
4. ĐẶC TRƯNG CÁC HỆ SINH THÁI Ở VIỆT NAM........................................107
4.1. Hệ sinh thái trên cạn.................................................................................................108
4.2. Hệ sinh thái đất ngập nước.......................................................................................109
4.3. Hệ sinh thái biển......................................................................................................110

4


CHƯƠNG III. SUY GIẢM ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI VÀ BẢO
TỒN...................................................................................................112
1. NGUYÊN NHÂN TRỰC TIẾP...........................................................................113
1.1. Mất và phá huỷ nơi cư trú........................................................................................113
1.2. Sự thay đổi trong thành phần hệ sinh thái................................................................114
1.3. Sự nhập nội các loài ngoại lai..................................................................................115
1.4. Khai thác quá mức ..................................................................................................116
1.5. Ô nhiễm ...................................................................................................................117
1.6. Suy giảm chất lượng nguồn nước............................................................................117
1.7. Biến đổi khí hậu.......................................................................................................118
2. NGUYÊN NHÂN GIÁN TIẾP............................................................................118
2.1. Sự tăng dân số..........................................................................................................119
2.2. Chính sách phát triển kinh tế ...................................................................................119
3. BẢO TỒN HỆ SINH THÁI.................................................................................119
3.1. Xây dựng các Khu bảo tồn.......................................................................................120
3.2. Bảo tồn bên ngoài các Khu bảo tồn.........................................................................123
3.3. Phục hồi nơi cư trú của sinh vật...............................................................................123
PHẦN IV. KHU BẢO TỒN.............................................................125
CHƯƠNG I. KHÁI NIỆM VỀ KHU BẢO TỒN.............................125
1. KHÁI NIỆM VỀ KHU BẢO TỒN.....................................................................125
2. VAI TRÒ CÁC KHU BẢO TỒN........................................................................125
3. BẢO TỒN TRÊN THẾ GIỚI.............................................................................126
3.1. Thực trạng................................................................................................................126
3.2. Tiêu chí xác định......................................................................................................128
3.3. Phân loại các Khu bảo tồn trên Thế giới .................................................................128
3.4. Giới thiệu về Vườn Quốc gia Granpadiso – Italia...................................................130
4. PHÂN BIỆT GIỮA VƯỜN QUỐC GIA, KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VÀ
KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN................................................................................132
4.1. Vườn quốc gia..........................................................................................................132
4.2. Khu dự trữ sinh quyển..............................................................................................137
4.3. Khu bảo tồn thiên nhiên ..........................................................................................142
CHƯƠNG II: BẢO TỒN TẠI VIỆT NAM......................................144
1. THỰC TRẠNG ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN TẠI VIỆT NAM......144
1.1. Các khu bảo tồn tại Việt Nam..................................................................................144
1.2. Tiêu chí xác định các Khu bảo tồn ở Việt Nam.......................................................145
2. VẤN ĐỀ QUẢN LÝ CÁC KHU BẢO TỒN......................................................146

5


2.1. Một số nguyên lý áp dụng ở các Khu bảo tồn và dân địa phương..........................146
2.2. Các vấn đề cần đổi mới trong quản lý cảnh quan:...................................................147
3. CÁC KHÓ KHĂN TRONG QUẢN LÝ CÁC KHU BẢO TỒN TẠI VIỆT
NAM .........................................................................................................................148
4. MỘT SỐ VƯỜN QUỐC GIA Ở VIỆT NAM....................................................149
4.1. Vườn Quốc gia Cúc Phương....................................................................................149
4.2. Vườn Quốc gia Cát Bà.............................................................................................151
4.3. Vườn quốc gia Ba Bể...............................................................................................153
4.4. Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng......................................................................154
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................157

LỜI NÓI ĐẦU

Sự sống trên trái đất phụ thuộc vào tính đa dạng sinh học để duy trì những
chức năng sinh thái để điều hoà nguồn nước và chất lượng, khí hậu, sự màu mỡ
của đất đai, và những nguồn tài nguyên có thể canh tác. Chúng ta phụ thuộc vào
các loài tự nhiên để tìm ra những tố chất hoá học mới có thể dùng làm thuốc và
kiểm soát sâu bọ và cải thiện được mùa màng và chăn nuôi .Ở châu Á nhiệt đới,
nhiều người hầu như hoàn toàn phụ thuộc vào đa dạng sinh học, và vì vậy tài sản
cho hiện tại và tương lai của khu vực phải được bảo vệ.

Đa dạng di truyền là tất cả các gen di truyền khác nhau của tất cả các cá
thể thực vật, động vật, nấm, và vi sinh vật. Đa dạng di truyền tồn tại trong một
loài và giữa các loài khác nhau . Đó là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá
thể trong cùng một loài và giữa các loài khác nhau; là sự đa dạng về gen có thể
di truyền được trong một quần thể hoặc giữa các quần thể. Bên cạnh đó nó còn
biểu hiện sự đa dạng của các biến dị có thể di truyền trong một loài, một quần xã
hoặc giữa các loài, các quần xã. Xét cho cùng, đa dạng di truyền chính là sự biến
dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơ bản, thành phần của axit nucleic,
tạo thành mã di truyền.

Đa dạng loài là cơ sở của đa dạng sinh học. Hiện nay, đa dạng sinh học
trên thế giới đang suy giảm nghiêm trọng, sự biến mất của các loài chính là

6


minh chứng do nét nhất cho sự suy giảm đó. Theo một đánh giá về số loài đã tồn
tại trên trái đất thì có đến 99,9% số loài đa bị tuyệt chủng. Hay nói một cách
khác, số các loài động vật, thực vật, vi sinh vật hiện có chỉ chiếm 0,1% tổng số
loài đã từng sống trên hành tinh.

Khác với các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ, xảy ra chủ yếu do
các hiện tượng thiên nhiên, tuyệt chủng hiện nay chủ yếu do con người. Cứ 100
loài bị tuyệt chủng thì có đến 99 loài là do con người. Ngoài ra, theo sau các
cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ là sự hình thành loài mới để bù đắp
cho số loài bị mất đi, còn sự tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn hiện nay không
kèm theo sự hình thành loài mới (xem bảng 2).

Theo hiểu biết hiện nay, trên thế giới có thể còn từ 5 - 100 triệu loài đang
tồn tại (con số chắc chắn là khoảng 12,5 triệu loài); trong đó, 1,7 triệu loài đã
được mô tả; số loài lớn nhất có lẽ là côn trùng (xem bảng 1). Thống kê số lượng
các loài trên trái đất theo nhiều nguồn khác nhau nên cũng khác nhau.
Cuộc sống của chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào các hệ sinh thái (HST)
để tồn tại: từ nước chúng ta uống đến lương thực chúng ta ăn; từ biển cả cung
cấp cho chúng ta những sản phẩm phong phú đến đất để chúng ta xây dựng nhà
cửa... Các HST cho ta hàng hoá và dịch vụ mà cuộc sống chúng ta không thể
thiếu. Các HST lọc sạch không khí và nước, duy trì đa dạng sinh học, phân huỷ
và tái quay vòng các chất dinh dưỡng, cũng như đảm bảo vô số các chức năng
quan trọng khác.
Tuy nhiên, các HST vẫn đang bị con người xâm phạm ngày càng nghiêm
trọng. Trên khắp thế giới, con người sử dụng quá mức và lạm dụng các HST
quan trọng, từ các rừng mưa nhiệt đới cho tới các rạn san hô, đồng cỏ, thảo
nguyên... gây suy thoái và phá huỷ các HST. Điều đó đã làm ảnh hưởng tới
cuộc sống tự nhiên, thể hiện ở con số các loài bị đe doạ hay bị tuyệt chủng, đồng
thời gây hại đến các lợi ích của con người qua việc làm cạn kiệt dòng tài nguyên
mà chúng ta sống phụ thuộc. Cuộc sống nghèo khổ đã buộc nhiều người phải
huỷ hoại các HST mà họ sống nhờ vào, ngay cả khi họ hiểu rằng, họ đang chặt
cây hay bắt cá tới mức chúng không thể phục hồi được. Lòng tham hay sự táo

7


tợn, sự không hiểu biết hay vô ý đều đẩy con người đến chỗ không đếm xỉa đến
những giới hạn của tự nhiên để duy trì các HST.
Khó khăn lớn nhất vẫn là con người ở mọi tầng lớp xã hội, từ những
người dân bình thường đến các nhà hoạch định chính sách, không có khả năng
tận dụng nguồn tri thức hiện có hoặc thiếu các thông tin căn bản về điều kiện
thực tế và xu hướng phát triển trong tương lai xa của các HST. Điều đó sẽ dẫn
tới các HST có nguy cơ bị phá huỷ gây ra những hậu quả nặng nề chưa từng
thấy đối với quá trình phát triển kinh tế và cuộc sống của con người. Ngày nay,
nhiều quốc gia đang trải qua những tác động do suy thoái các HST gây ra dưới
rất nhiều hình thức: lũ lụt, hạn hán, mất mùa, thiếu lương thực thực phẩm, ô
nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu,...Vấn đề là chúng ta lại biết quá ít về toàn
bộ tình trạng các HST của Trái đất. Chúng ta cần phải hiểu các HST của Trái đất
tồn tại ra sao? Chúng ta có thể quản lý như nào để các HST vẫn duy trì tình
trạng tốt và có hiệu suất trước những yêu cầu ngày càng tăng của con người?
Việt Nam với tổng diện tích 330541 km2 trải dài từ vĩ độ 8o25’ đến 23o24’
vĩ độ Bắc, giáp biển Đông. Sự khác biệt lớn về khí hậu từ vùng xích đạo đến
giáp vùng cận nhiệt đới cùng sự đa dạng về địa hình đã tạo nên sự đa dạng về
thiên nhiên với khu hệ động thực vật vô cùng phong phú về thành phần loài.
Theo các tài liệu thống kê, Việt Nam là một trong số 25 nuớc có mức độ đa dạng
sinh học lớn nhất thế giới và xếp thứ 16 về mức độ sinh học (chiếm 6,5% số loài
có trên thế giới, xem bảng 3).

Tuy nhiên, Việt Nam cũng chính là một trong những nước mà đa dạng
sinh học chịu áp lực lớn nhất của các hoạt động phát triển của con người. Trải
qua nhiều năm chiến tranh, những năm nghèo đói và nhiều năm kinh tế phát
triển mạnh mẽ cộng với sự gia tăng dân số rất nhanh sau chiến tranh, môi trường
sinh thái nói chung và đa dạng sinh học nói riêng ở Việt Nam bị tàn phá nặng
nề. Điển hình là diện tích rừng giảm mạnh, tỷ lệ che phủ giảm từ 45% trước năm
1945 xuống còn 23% những năm 1980. Trong những năm gần đây, tỷ lệ che phủ
rừng có được nâng lên, công tác bảo vệ đa dạng sinh học có tiến bộ nhưng
những mất mát là khó có thể bù đắp.

8


PHẦN I: ĐA DẠNG DI TRUYỀN

CHƯƠNG 1: GEN VÀ ĐỘT BIẾN GEN
1. TỔNG QUAN VỀ GEN
1.1. Định nghĩa gen

Khái niệm về gen đã trải qua 4 giai đoạn phát triển chính:

Thời Mendel (1865), gen được hiểu như yếu tố bên trong, quyết định sự
hình thành và phát triển một tính trạng bên ngoài. Còn về cách vận động thì gen
vận động từ thế hệ này sang thế hệ kia theo quy luật vận động của nhiễm sắc thể
trong giảm phân, mặc dù khi đó người ta chưa biết nhiễm sắc thể và giảm phân
là gì. Vì vậy, có thể nói mỗi gen Mendel là một nhiễm sắc thể

Năm 1909, W. Johannsen đã đưa ra khái niện về ”gen” như một đơn vị di
truyền tách biệt, được phát hiện trong thí nghiệm phân tích lai của G. Mendel.
Theo Johannsen thì: ”nhiều tính trạng của cơ thể được xác định bởi những mầm
mống đặc biệt, tách biệt và độc lập, nói ngắn gọn hơn là bởi những cái mà chúng
ta gọi là gen”. Quan niệm đó về gen tồn tại suốt cả giai đoạn phát triển của di
truyền học kinh điển.

Theo trường phái Morgan (1926) cho rằng: không phải một gen mà nhiều
gen cùng nằm trên một nhiễm sắc thể và là các đơn vị không thể chia nhỏ hơn
được nữa. Các đơn vị đó là:

9


+ Đơn vị đột biến, nghĩa là gen bị biến đổi như một tổng thể hoàn chỉnh.

+ Đơn vị tái tổ hợp, nghĩa là trao đổi chéo không bao giờ diễn ra ở bên
trong gen, mà chỉ có thể diễn ra giữa các gen.

+ Đơn vị chức năng, nghĩa là tất cả các đột biến của một gen cùng làm
biến đổi một chức năng di truyền; điều này thể hiện ở chỗ, hai thể đột biến khác
nhau nếu đem lai với nhau thì không thể cho kiểu hình bình thường mà cho kiểu
đột biến.

Theo giả thuyêt ”một gen – một enzim” của G.Beadle và E.Tatum (1940)
cho rằng mỗi gen quyết định sự tồn tại và hoạt tính của một enzim.

Với khoa học ngày nay đã định nghĩa gen là đoạn ADN có chiều dài đủ
lớn (trung bình khoảng 1000-2000
bazo) để có thể xác định một chức
năng. Chức năng sơ cấp của gen
được xác định bởi một sợi
polypeptid, không nhất thiết là cả
một enzim. Các gen nằm trên nhiễm
sắc thể ở trong nhân tế bào và xếp
thành hàng trên nhiễm sắc thể, gọi là
locut.
Hình 1.1 . Một đoạn gen trong nhiễm sắc thể

1.2. Cấu trúc của Gen
1.2.1. Cấu trúc hóa học của gen

Sợi ADN được cấu thành từ các đơn phân, gọi là các nucleotit, có 4 loại
nucleotit: Adênin, Guanin, Cytosin, Thyamin. Trình tự sắp xếp của chúng trên
gen quyết định chức năng của gen.

10


Mỗi nucleotit (Nu) có KLPTTB 300 đvC, gồm 3 thành phần: đường
Deoxirbo, axit photphoric và bazo nitric. Nu có chứa các nguyên tố: C, H, O, N, P.

Gen Hìnhhiện hiệu quả của mình thông qua sản phẩm do chúng sinh ra.
thể 1.2: Cấu trúc hóa học của gen
Sản phẩm trực tiếp của gen là axit ribonucleic – ARN.

Thành phần hóa học của ARN giống ADN nhưng chỉ khác ở chỗ trong
ARN thì Thyamin được thay thế bằng Uracil. Phân tử ARN của một số gen có
thể tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của cơ thể. Tuy nhiên, phần lớn
ARN được dùng làm khuôn mẫu và vận chuyển axit amin trong quá trình tổng
hợp protein.

Protein là các chuỗi bao gồm các đơn vị nhỏ là axit amin, và trình tự các
bazo trong ARN quyết định trình tự các axit amin trong protein theo quy luật
của mã di truyền. Trình tự của các axit amin trong protein quyết định vai trò của
protein là tham gia vào thành phần cấu trúc của cơ thể hay trở thành ezim xúc
tác cho một phản ứng nào đó. Như vậy, những biến đổi trong ADN có thể dẫn
tới những biến đổi trong cấu trúc của cơ thể hoặc những biến đổi trong các phản
ứng hóa học của cơ thể

1.2.2. Cấu trúc không gian của gen (Watson,Cric – 1953)

ADN là 1 chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch PolyNu xoắn đều quanh 1 trục, từ
trái sang phải, như 1 cái thang dây xoắn. Trong đó, tay thang là sự liên kết giữa
phần tử đường và axit photphoric xen kẽ nhau, còn bậc thang là 1 cặp bazo nitric
đứng đối diện và liên kết với nhau bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung,

11


Adenin liên kết với Thyamin bằng 2 cầu nối hydro, Guanin liên kết với Cytosin
bằng 3 cầu nối hydro.

Kích thước ADN: Đường kính vòng xoắn: 2 nm, chiều dài vòng xoắn
(mỗi vòng xoắn gồm 10 cặp Nu): 3.4nm.Một số loài virus và thể ăn khuẩn, ADN
chỉ gồm 1 mạch PolyNu. Vi khuẩn của ti thể, lạp thể có dạng vòng xoắn kép.

Hình 1.3: Cấu trúc không gian
của gen

Hình 1.4. Liên kết của phân tử ADN
Hình 1.5. Cơ chế tự nhân đôi của ADN

1.2.3. Liên kết của phân tử
ADN và ý nghĩa

+ Các nucleotit trên một mạch
đơn liên kết với nhau bằng liên kết

12


cộng hóa trị (liên kết photphodieste) rất bền vững bảo đảm thông tin di truyền
trên trên mỗi mạch đơn ổn định.

+ Giữa các nucleotit trên 2 mạch đơn liên kết với nhau bằng liên kết
hydro theo nguyên tắc bổ sung. Tuy là loại liên kết không bền nhưng do số
lượng trên ADN lớn cho nên vẫn đảm bảo cấu trúc không gian ADN ổn định và
dể bị cắt đứt khi tái bản.

1.2.4. Cơ chế tự nhân đôi của ADN

Xảy ra chủ yếu trong nhân tế bào, dưới tác dụng của enzym Polymeraza
chuỗi xoắn kép ADN duỗi ra, 2 mạch đơn tách nhau dần. Mỗi nucleotit ở một
mạch đơn sẽ kết hợp với một nucleotit tự do có trong nội bào tạo thành mạch
đơn mới. Như vậy sẽ tạo nên 2 phân tử ADN “con”, trong đó mỗi phân tử ADN
“con” có 1 mạch PolyNucleotit của ADN “mẹ”, mạch còn lại mới được tổng
hợp nên.

1.2.5. Cơ chế tổng hợp ARN

Dưới tác dụng của enzym Polymeraza chuỗi xoắn kép ADN duỗi ra làm
cho 2 mạch đơn tách nhau dần ra. Các nucleotit trên 1 mạch đơn (mạch mã gốc)
sẽ kết hợp với các ribonucleotit tự do lấy từ nội bào theo nguyên tắc bổ sung,
Adenin liên kết với Uracil bằng 2 cầu nối hydro, Guanin liên kết với Cytosin
bằng 3 cầu nối hydro.

1.3. Chức năng của Gen
Điều hoà thông tin di truyền: Các Nu liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ
sung nên chiều rộng ADN ổn định, các vòng xoắn ADN dễ liên kết với protein
dẫn đến cấu trúc ADN ổn đinh, thông tin di truyền được điều hoà.

Bảo quản thông tin di truyền: Nhờ quá trình tự nhân đôi, thông tin di
truyền được truyền đạt nguyên vẹn từ thế hệ này sang thế hệ khác.

13


Truyền đạt thông tin di truyền: trình tự sắp xếp các Nu trong ADN (gene)
quy định trình tự sắp xếp axit amin trong protein, quy định tính trạng và đặc tính
của cơ thể.

2. ĐỘT BIẾN GEN
2.1. Khái niệm đột biến và đột biến gen

Đột biến (hay biến dị di truyền) là những biến đổi bất thường trong vật
chất di truyền (NST, ADN) dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc một số
tính trạng, những biến đổi này có thể di truyền cho các đời sau.

Đột biến là một loại biến dị di truyền xảy ra do những biến đổi đột ngột
về cấu trúc và số lượng trong vật chất di truyền, đã đóng một vai trò vô cùng
quan trọng trong tiến hóa, thúc đẩy sự đa dạng sinh giới. Một trong những nhân
tố quyết định góp phần tạo nên thế giới sống đầy phong phú ngày nay, cho trái
đất xanh, trong đó có loài người. Và bất chấp mọi chủ đích của con người, muốn
hay không muốn, đột biến đã, vẫn và luôn xảy ra.

Đột biến gen là những biến đổi trong số lượng, thành phần, trật tự các cặp
nuclêôtit, xảy ra tại một điểm nào đó trên phân tử ADN. Những biến đổi đó dẫn
đến những biến đổi trong cấu trúc phân tử protein và biểu hiện thành một biến
đổi đột ngột về một tính trạng nào đó. Mỗi biến đổi ở một cặp nuclêôtít nào đó
sẽ gây một đột biến gen.

2.2.Các dạng đột biến gen thường gặp
Có nhiều loại đột biến khác nhau, song có những dạng đột biến thường
gặp sau:

- Mất một cặp nuclêôtit

14


- Thêm một cặp nuclêôtít

- Thay thế một cặp nuclêôtít

- Đảo vị trí một cặp nuclêôtít

2.3.Nguyên nhân phát sinh đột biến gen
Do những rối loạn trong quá trình tự sao chép của phân tử ADN, hoặc làm
đứt phân tử ADN, hoặc nối đoạn bị đứt vào ADN ở vị trí mới dưới ảnh hưởng
phức tạp của môi trường trong và ngoài cơ thể.

Trong thực nghiệm, người ta đã gây ra các đột biến nhân tạo bằng tác
nhân vật lý hoặc hoá học.

2.3.1. Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân vật lý

* Các tia phóng xạ: tia X, tia anpha, tia gamma, tia bêta, chùm nơtron,…gây
kích thích và ion hóa các nguyên tử khi chúng xuyên qua các mô sống.

* Tia tử ngoại: tia có bước sóng từ 1000-4000A, đặc biệt là bước sóng
2570A được ADN hấp thụ nhiều nhất.

* Sốc nhiệt: là sự tăng hoặc giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngột
gây chấn thương bộ máy di truyền.

Trong chọn giống thực vật người ta chiếu xạ với cường độ và liều lượng
thích hợp vào hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng của thân và cành, hạt phấn, bầu
nhụy. Gần đây, người ta còn chiếu xạ vào mô thực vật nuôi cấy.

2.3.2. Gây đột biến nhân tạo bằng tác nhân hóa học

Đây là những hóa chất mà khi vào tế bào chúng tác động trực tiếp lên
phân tử ADN gây ra hiện tượng thay thế, mất hoặc thêm cặp nuclêôtit.

15


Ngày nay, người ta đã phát hiện được những hóa chất được gọi là “siêu
tác nhân đột biến” như: 5-brôm uraxin (5BU); EMS (êtylmêta sunfonat), đioxin,
…

Để gây đột biến người ta có thể ngâm hạt khô hay hạt nảy mầm ở thời điểm
nhất định trong dung dịch hóa chất có nồng độ thích hợp, tiêm dung dịch vào bầu
nhụy, quấn bông có tẩm hóa chất vào đỉnh sinh trưởng của thân hoặc chồi. Đối
với vật nuôi, có thể cho hóa chất tác dụng lên tinh hoàn hoặc buồng trứng.

2.4. Hậu quả của đột biến gen
Biến đổi trong dãy nuclêôtit của gen cấu trúc sẽ dẫn tới sự biến đổi trong
cấu trúc của ARN thông tin và cuối cùng là sự biến đổi trong cấu trúc của
prôtêin tương ứng.

Đột biến thay thế hay đảo vị trí một cặp nuclêôtit chỉ ảnh hưởng tới một
axit amin trong chuỗi pôlipeptit. Đột biến mất hoặc thêm một cặp nuclêôtit sẽ
làm thay đổi các bộ ba mã hoá trên ADN từ điểm xảy ra đột biến cho đến cuối
gen và do đó làm thay đổi cấu tạo của chuỗi pôlipeptit từ điểm có nuclêôtit bị
mất hoặc thêm.

Đột biến gen cấu trúc biểu hiện thành một biến đổi đột ngột gián đoạn về
một hoặc một số tính trạng nào đó, trên một hoặc một số ít cá thể nào đó.

Đột biến gen gây rối loạn trong quá trình sinh tổng hợp prôtêin, đặc biệt là
đột biến ở các gen quy định cấu trúc các enzim, cho nên đa số đột biến gen
thường có hại cho cơ thể. Tuy nhiên, có những đột biến gen là trung tính (không
có hại, cũng không có lợi), một số ít trường hợp là có lợi.

2.5. Sự biểu hiện của đột biến gen
Đột biến gen khi đã phát sinh sẽ được "tái bản" qua cơ chế tự nhân đôi
của ADN.

16


Nếu đột biến phát sinh trong giảm phân, nó sẽ xảy ra ở một tế bào sinh
dục nào đó (đột biến giao tử), qua thụ tinh đi vào hợp tử. Nếu đó là đột biến trội,
nó sẽ biểu hiện trên kiểu hình của cơ thể mang đột biến đó. Nếu đó là đột biến
lặn, nó sẽ đi vào hợp tử trong cặp gen dị hợp và bị gen trội tương ứng át đi. Qua
giao phối, đột biến lặn tiếp tục tồn tại trong quần thể ở trạng thái dị hợp và
không biểu hiện. Nếu gặp tổ hợp đồng hợp thì nó mới biểu hiện thành kiểu hình.

Khi đột biến xảy ra trong nguyên phân, nó sẽ phát sinh trong một tế bào
sinh dưỡng (đột biến xôma) rồi được nhân lên trong một mô, có thể biểu hiện ở
một phần cơ thể, tạo nên thể khảm. Ví dụ trên một cây hoa giấy có những cành
hoa trắng xen với những cành hoa đỏ.

Đột biến xôma có thể được nhân lên bằng sinh sản sinh dưỡng nhưng
không thể di truyền qua sinh sản hữu tính.

Đột biến cấu trúc của gen đòi hỏi một số điều kiện mới biểu hiện trên kiểu
hình của cơ thể. Vì vậy cần phân biệt, đột biến là những biến đổi trong vật chất di
truyền, với thể đột biến là những cá thể mang đột biến đã biểu hiện ở kiểu hình.

2.6. Ý nghĩa của đột biến gen
2.6.1. Trong tiến hóa

Phần lớn các đột biến tự nhiên là có hại cho cơ thể vì chúng phá vỡ mối
quan hệ hài hòa trong kiểu gen, trong nội bộ cơ thể, giữa cơ thể và môi trường.

Tuy đột biến thường có hại nhưng phần lớn gen đột biến là gen lặn.
Chúng chỉ biểu hiện ra kiểu hình khi ở thể đồng hợp và trong điều kiện môi
trường thích hợp. Cũng có một số là đột biến trội, có ý nghĩa trong chọn giống
và tiến hóa.

Đột biến tự nhiên được xem là nguồn nguyên liệu của quá trình tiến hóa
bởi so với đột biến NST thì chúng phổ biến hơn, ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến
sức sống và sự sinh sản của cơ thể.

17


2.6.2. Trong chọn giống

Trong chọn giống, đặc biệt là chọn giống cây trồng, người ta đã sử dụng
các đột biến tự nhiên nhưng không nhiều vì những đột biến này chỉ chiếm tỉ lệ
rất nhỏ từ 0,1- 0,2%.

Từ những năm đầu thế kỷ XX, người ta đã gây đột biến nhân tạo bằng các
tác nhân vật lý và hóa học để tăng nguồn gen biến dị cho quá trình chọn lọc.

Năm 2002, diện tích trồng cây chuyển gen trên thế giới đã đạt tới 58,7
triệu ha. Trong số đó, cây đậu nành kháng thuốc diệt cỏ: 36,5 triệu ha; ngô
kháng được sâu gây hại:7,7 triệu ha (theo Clive James, 2002).

Đặc điểm nổi bật nhất của cây trồng biến đổi gen trong thời gian từ
1996-2002 là tính kháng thuốc diệt cỏ, đứng thứ 2 là tính kháng sâu bệnh. Trong
năm 2003, tổng diện tích trồng cây chuyển gen trên toàn cầu là 67,7 triệu ha.

Ngoài ra, người ta đã tạo thành công các virut tiêu diệt các tế bào ung thư
bằng chuyển gen. Các virut này tấn công và phá hủy các tế bào ung thư phổi và
ruột kết.

3. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ GEN
Công nghệ gen là ngành kỹ thuật về quy trình ứng dụng kỹ thuật gen

Kỹ thuật gen là tập hợp những phương pháp tác động định hướng lên
ADN cho phép chuyển gen từ một cá thể của một loài sang cá thể của loài khác.

Trong sản xuất, công nghệ gen được ứng dụng trong việc tạo ra các sản
phẩm sinh học, các chủng vi sinh vật mới, tạo ra các giống cây trồng và động vật
biến đổi gen.

18


3.1.Cách tiến hành kỹ thuật gen
Kỹ thuật gen được tiến hành thông qua các khâu sau:

+ Khâu 1: tách ADN của tế bào cho và tách phân tử ADN dùng làm thể
truyền từ vi khuẩn hoặc virus.

+ Khâu 2: tạo ADN tái tổ hợp (còn được gọi là ADN lai). ADN của tế bào
cho và phân tử ADN làm thể truyền được cắt ở vị trí xác định nhờ các enzim cắt
chuyên biệt, ngay lập tức, ghép đoạn ADN của tế bào cho vào ADN làm thể
truyền nhờ enzim nối.

+ Khâu 3: chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho gen
đã ghép được biểu hiện.

3.2. Tạo ra các chủng vi sinh vật mới
Tạo ra các chủng VSV mới có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm sinh
học (axit amin, prôtêin, vitamin, enzim, hoocmôn, kháng sinh…) với số lượng
lớn và giá thành rẻ.

Ngày nay, người ta đã cấy gen tổng hợp kháng sinh của xạ khuẩn vào
những chủng vi khuẩn dễ nuôi và sinh sản nhanh như E.coli góp phần nâng cao
hiệu qủa sản xuất các chất kháng sinh.

Một thành tựu nổi bật trong thập niên 80 của thế kỷ XX là dùng chủng
E.coli được cấy gen mã hoá hoocmôn insulin ở người trong sản xuất, vì vậy giá
thành insulin để chữa bệnh đái tháo đường đã rẻ hơn rất nhiều so với trước đây.

3.2.1. Tạo ra các giống cây trồng biến đổi gen

Nhiều gen quy định nhiều đặc điểm quý như năng suất và hàm lượng
dinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, thời gian sinh trưởng ngắn,…đã được đưa vào
cây trồng.

19


Người ta đã chuyển được gen quy định tổng hợp β-carôten (tiền vitamin)
vào tế bào cây lúa và tạo ra giống luá giàu vitamin A, góp phần cải thiện tình
trạng thiếu vitamin của hơn 100 triệu trẻ em trên thế giới; chuyển gen kháng
virut gây thối củ vào khoai tây…

Ở Việt Nam, trong điều kiện PTN đã chuyển được gen kháng rầy nâu,
kháng sâu, kháng bệnh bạc lá, gen tổng hợp vitamin A, gen kháng virut, ... vào
một số cây trồng như lúa, ngô, khoai tây, cà chua, cải bắp, thuốc lá, đu đủ.

Ví dụ: Củ cải đường tam bội có năng suất cao hơn dạng lượng bội
10-20%. Dưa chuột, dưa hấu tam bội không hạt cho năng suất cao, quả to. Rau
muống tứ bội cho sản lượng gấp đôi dạng lượng bội. Gây đa bội còn làm tăng
hàm lượng các chất hữu cơ có giá trị ở vừng, vitamin A ở ngô...

Những thể đột biến có lợi được chọn lọc và trực tiếp nhân giống thành
giống mới hoặc dùng làm các dạng bố mẹ để lai tạo giống mới.

Ví dụ: Dùng tia Gama xử lý giống lúa Mộc Tuyền tạo ra giống lúa MT1
chín sớm, cây thấp và cứng, chịu phèn, chịu chua, năng suất tăng 15-25% so với
dạng gốc.

3.2.2. Tạo động vật biến đổi gen

Trên thế giới, người ta đã chuyển gen sinh trưởng ở bò vào lợn, giúp cho
hiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hơn lợn bình thường. Đã
chuyển được gen xác định mùi sữa ở người vào tế bào phôi bò cái làm cho sữa
bò có mùi sữa người và dễ tiêu hóa dùng để nuôi trẻ trong vòng 6 tháng tuổi. Đã
chuyển được gen tổng hợp hoomôn sinh trưởng và gen chịu lạnh từ cá Bắc Cực
vào cá hồi và cá chép.

Đến nay, động vật biến đổi gen chủ yếu dùng trong nghiên cứu sự biểu
hiện của một số gen và sản xuất thử nghiệm một số prôtêin có giá trị cao.

20


3.2.3. Mặt trái của việc ứng dụng công nghệ gen để sản xuất các sinh
vật biến đổi gen GMO (Genetically modified organism")

Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự gia tăng dân số, đồng nghĩa với nhu
cầu của con người cũng ngày càng lớn. Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu ngày càng
cao đó, việc áp dụng khoa học kỹ thuật, điển hình công nghệ gen vào trong sản
xuất nông nghiệp đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, các sản phẩm biến đổi gen này
cũng có rất nhiều mặt hạn chế:

+ Sự biến mất của các loài địa phương.

+ Nhiều thực phẩm biến đổi gen có thể gây di ứng đối với người sử dụng.

+ Trong quá trình thực hiện kỹ thuật di truyền, gien mới chuyển vào làm
hư hỏng hay đột biến một hoặc vài gen khác của thực vật, gây độc tố.

3.3. Một số thành tựu chọn giống ở Việt Nam
3.3.1. Gây đột biến nhân tạo rồi chọn cá thể đột biến ưu tú để tạo giống mới

+ Ở lúa: đã tạo ra các giống lúa có tiềm năng năng suất cao như giống lúa
DT10, nếp thơm TK106,…., các giống lúa tẻ cho gạo có mùi thơm như tám
thơm đột biến (năm 2002), gạo cho cơm dẻo và ngon như KML39, DT33,
VLD95-19….

Viện Nghiên cứu lúa gạo Quốc tế đã chuyển thành công các gen quy định
tổng hợp vitamin A, gen BT quy định khả năng kháng sâu đục thân, gen quy
định hàm lượng nguyên tố vi lượng sắt, gen quy định hạt gạo có màu hồng vào 2
giống lúa tẻ đặc sản Nam Bộ là Nàng hương chợ Đào và Một bụi.

+ Ở đậu tương: giống đậu tương DT55 (năm 2002) được tạo ra bằng xử lí
đột biến giống đậu tương DT74 có thời gian sinh trưởng rất ngắn (trong vụ
xuân: 96 ngày, vụ hè: 87 ngày), chống đổ và chịu rét tốt, hạt to, màu vàng.

21


+ Ở lạc: giống lạc V79 được tạo ra bằng chiếu xạ tia X vào hạt giống lạc
bạch sa sinh trưởng khoẻ, hạt to trung bình và đều, vỏ dễ bóc,…

+ Ở cà chua: giống cà chua hồng lan được tạo ra từ thể đột biến tự nhiên
của giống cà chua Ba Lan trắng.

3.3.2. Phối hợp giữa lai hữu tính và xử lý đột biến

Giống lúa A20 (năm 2002) được tạo ra bằng lai giữa 2 dòng đột biến
:H20xH30.

Giống lúa DT16 (năm 2002) được tạo ra bằng lai giữa giống DT10 với
giống lúa đột biến A20.

Giống lúa DT21 (năm 2002) được tạo ra bằng lai giữa giống lúa nếp 415
với giống lúa đột biến ĐV2 (từ giống lúa Nếp cái hoa vàng).

3.3.3. Thành tựu trong chọn giống vật nuôi

Trong chọn giống vật nuôi, do qúa trình tạo giống mới đòi hỏi thời gian
rất dài và kinh phí rất lớn nên người ta thường cải tiến giống địa phương, nuôi
thích nghi hoặc tạo giống ưu thế lai.

Ngoài ra người ta còn dùng công nghệ gen để phát hiện sớm giới tính của
phôi (7 ngày sau khi thụ tinh), giúp cho người chăn nuôi bò sữa chỉ cấy các phôi
cái, cò người chăn nuôi bò thịt thì chỉ cấy toàn phôi đực.

Bên cạnh đó, người ta còn xác định được kiểu gen BB cho sản lượng sữa
cao nhất, tiếp đó là kiểu gen AB, thấp nhất là kiểu gen AA. Nhờ đó, đã chọn
nhanh và chính xác những con bò làm giống.

22


CHƯƠNG II: ĐA DẠNG GEN
1. ĐA DẠNG GEN

Đa dạng gen (hay đa dạng di truyền) là đòi hỏi của bất kỳ loài nào để đảm
bảo sự sinh sản, chịu đựng bệnh tật và khả năng thích nghi với các điều kiện môi
trường luôn luôn thay đổi. Đa dạng di truyền trong một loài thường được thể
hiện qua bản chất của sự sinh sản trong quần thể. Các cá thể trong quần thể
thường khác nhau về di truyền với các quần thể khác. Điều này thể hiện qua
những biến đổi di truyền trong hay giữa các quần thể. Đó là các thành phần của
axit nucleic, cấu tạo của mã di truyền. Những biến đổi mới xuất hiện trong các
cá thể do sự đột biến gen hay thể nhiễm sắc và trong các cơ thể do sự sinh sản
hữu tính có thể lan rộng ra quần thể bởi sự tái tổ hợp. Một loại đa dạng di truyền
khác được xác định ở tất cả mức độ của cơ thể bao gồm số ADN trong tế bào
trong cấu trúc và số thể nhiễm sắc.

Nguồn biến đổi di truyền này có mặt trong quần thể lai chéo đã tác động
lên quần thể đó bằng sự chọn lọc cách sống khác nhau nhờ sự biến đổi tần số
gen trong vốn gen đó và điều đó là tương đương với sự tiến hóa quần thể. Đặc
điểm biến đổi gen là rõ nét: có thể tạo ra sự biến đổi tiến hóa tự nhiên và chọn
lọc nhân tạo do quá trình nuôi trồng. Chỉ có một phần nhỏ (ít hơn 1%) nguyên
liệu gen của cơ thể bậc cao là vượt ra ngoài hình dạng và chức năng của cơ thể.

Tóm lại sự biến đổi di truyền xuất hiện do các cá thể có sự sai khác nhỏ
về các gen của nó. Những đơn vị của thể nhiễm sắc được mã hóa đối với những
protein đặc biệt. Sự sai khác nhỏ đó của gen được coi như những allen và các sự
khác nhau tăng lên do đột biến tức là sự thay đổi ADN. Những biến đổi của các
allen của một gen có thể tạo ra những dạng protein mà chúng khác về cấu trúc
và chức năng và đến lượt mình sự khác nhau đó sẽ được thể hiện qua tính chất
phát triển và sinh lý học của từng cá thể. Những biến đổi di truyền tăng lên khi
con cháu nhận sự tái tổ hợp gen và thể nhiễm sắc từ bố mẹ của chúng qua sự tái
tổ hợp gen qua sinh sản hữu tính. Các gen có sự trao đổi giữa các thể nhiễm sắc

23


và được sắp xếp lại trong khi lai chúng được thực hiện trong phân chia tế bào có
tơ meiotic và sự tái tổ hợp mới được tạo ra khi các giao tử từ bố mẹ hợp nhất để
tạo ra con cháu có nét độc đáo trong di truyền.

Đột biến cung cấp những nguyên liệu cơ bản cho biến đổi về di truyền,
khả năng loài sinh sản hữu tính sắp xếp lại một cách lộn xộn các allen trong sự
tổ hợp làm tăng khả năng bất ngờ đối với sự biến đổi di truyền.

Toàn bộ sự sắp xếp của gen và allen trong quần thể tạo thành vốn gen cho
quần thể, trong khi đó tổ hợp allen của bất kỳ cá thể nào trong quần thể sẽ tạo ra
các kiểu nhân của nó. Trong các môi trường đặc biệt các kiểu nhân cho ra các
kiểu hình riêng thể hiện qua các đặc tính hình thái, sinh lý, giải phẫu, sinh hóa,
… Một số đặc tính của con người như gầy béo, sâu răng… là do môi trường, còn
màu mắt, nhóm máu,… là do kiểu gen. Sự biến đổi gen trong quần xã được đo
bằng:

- Số lượng gen trong quần thể mà quần thể đó là đa hình

- Số lượng allen trong gen đa hình.

- Số lượng gen trong một số cá thể mà cá thể đó là đa hình.

1.1. Định nghĩa
Đa dạng di truyền là tất cả các gen di truyền khác nhau của tất cả các cá
thể thực vật, động vật, nấm, và vi sinh vật. Đa dạng di truyền tồn tại trong một
loài và giữa các loài khác nhau .

Đa dạng di truyền là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá thể trong
cùng một loài và giữa các loài khác nhau; là sự đa dạng về gen có thể di truyền
được trong một quần thể hoặc giữa các quần thể.

Đa dạng di truyền là biểu hiện sự đa dạng của các biến dị có thể di truyền
trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã. Xét cho cùng, đa

24


dạng di truyền chính là sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơ
bản, thành phần của axit nucleic, tạo thành mã di truyền.

Tập hợp các biến dị gen trong một quần thể giao phối cùng loài có được
nhờ chọn lọc. Mức độ sống sót của các biến dị khác nhau dẫn đến tần suất khác
nhau của các gen trong tập hợp gen. Điều này cũng tương tự trong tiến hoá của
quần thể. Như vậy, tầm quan trọng của biến dị gen là rất rõ ràng: nó tạo ra sự
thay đổi tiến hoá tự nhiên cũng như chọn lọc nhân tạo .

Chỉ một phần nhỏ (thường nhỏ hơn 1%) vật chất di truyền của các sinh
vật bậc cao là được biểu hiện ra ngoài thành các tính trạng kiểu hình hoặc chức
năng của sinh vật; vai trò của những ADN còn lại và tầm quan trọng của các
biến dị gen của nó vẫn chưa được làm rõ.

Ước tính cứ 109 gen khác nhau phân bố trên sinh giới thì có 1 gen không
có đóng góp đối với toàn bộ đa dạng di truyền. Đặc biệt, những gen kiểm soát
quá trình sinh hóa cơ bản, được duy trì bền vững ở các đơn vị phân loại khác
nhau và thường ít có biến dị, mặc dù những biến dị này nếu có sẽ ảnh hưởng
nhiều đến tính đa dạng của sinh vật. Đối với các gen duy trì sự tồn tại của các
gen khác cũng tương tự như vậy. Hơn nữa, một số lớn các biến dị phân tử trong
hệ thống miễn dịch của động vật có vú được quy định bởi một số lượng nhỏ các
gen di truyền.

1.2. Tính đa dạng ở mức độ của các nhóm sinh vật
1.2.1. Sự đa dạng gen ở động vật

Đối với các dữ liệu allozyme tức là trị số trung bình của dị hợp tử (H s tỉ lệ
các locus mang 2 alen) ở loài động vật không xương sống lớn hơn động vật có
xương sống. Lí do chính là nhiều nhóm cá thể phức tạp sống có xu hướng chia
nhỏ quần thể hơn và những quần thể lớn hơn là một tổ hợp. Những quần thể lớn
sự biến đổi di truyền lớn hơn quần thể nhỏ.

25


Nhìn chung, như chim, bò sát có mức độ biến đổi di truyền là tương tự,
trái lại các loài lưỡng cư có mức độ cao hơn và các loài cá mức độ thấp hơn
(Ward et al, 1992). Trong mỗi một nhóm cho dù mức độ đa dạng gen có khác
nhau do các mô hình lịch sử và đời sống đã tạo ra các dòng gen và độ lớn của
quần thể khác nhau.

Tổng số dị hợp tử trong các loài bao gồm 2 thành phần: Sự khác nhau về
gen giữa các cá thể trong quần thể và sự khác nhau giữa các quần thể. Số đo
thông thường đã sử dụng về sự khác nhau trong quần thể là Fst, tỉ số của dị hợp
tử khác nhau giữa các quần thể. Giá trị trung bình của Fst là lớn nhất đối với một
số động vật thân mềm, lưỡng cư, bò sát và động vật có vú; hầu hết các loài trong
các nhóm đó cho thấy con số đáng kể của những quần thể bị phân chia. Khoảng
25 – 30% trung bình số loài thay đổi là do sự di truyền khác nhau trong quần
thể. Cho dù trị số Fst là khác nhau lớn, sự sắp xếp từ 0,0 (không có sự thay đổi
trong quần thể) cho gần đến 1,0. Mặt khác ở chim và côn trùng cho thấy sự thay
đổi nhỏ trong quần thể, có thể dự đoán mức độ cao ở dòng gen giữa chúng. Giá
trị trung bình chỉ 1 – 10% của tổng số biến đổi của lòai chim hoặc loài côn trùng
là đặc tính gây ra sự khác nhau trong quần thể. Do đó sự hiểu biết về sự phân bố
địa lý của sự đa dạng gen là điều cần thiết đối với các nhà quản lý phải đối mặt
với những quyết định về phân quần thể nào của các loài nguy cấp cần phải bảo vệ.

1.2.2. Sự đa dạng gen ở thực vật

Số lớn của hệ thống sống của chúng tạo ra sự khác nhau trong cấu trúc di
truyền của quần thể trong các loài thực vật nhiều hơn trong các loài động vật.
Chẳng hạn những loài thụ phấn nhờ gió có mức độ dị hợp tử cao (Hs=0,15 –
0,2). Tỷ lệ cao hơn là trong quần thể thực vật thụ phấn nhờ động vật (Hs=0,09 –
0,12), cả hai nhóm này có mức độ cao hơn thực vật tự thụ phấn (Hs=0,07). Ở
thực vật tự thụ phấn cho thấy mức độ khác nhau vể mặt di truyền trong quần thể
cao hơn những loài tạp giao trong sinh sản hoặc các loài cùng giao phối. Sự

26


phân bố về địa lý của các loài thực vật cũng là một thông số quan trọng điều
khiển tính đa dạng gen trong và giữa các quần thể. Các loài thực vật với khu
phân bố nhỏ thì sự thay đổi di truyền trong quần thể là trung bình và nhỏ hơn
quần thể phân bố hẹp, quần thể mức độ vùng hoặc quần thể phân bố rộng. Tầm
quan trọng biến đổi của allozyme ảnh hưởng đến sự thích ứng chưa biết nào đó.
Những kinh nghiệm trong nghiên cứu đã gợi ý rằng sự khác nhau lớn về gen
trong quần thể nó thể hiện những dấu hiệu thích ứng (Bradshaw, 1984).

Những loài nuôi trồng mà được lựa chọn để nhân giống thường có sự
giảm mức độ biến đổi gen, điều này có thể gây ra sâu bệnh hoặc giảm sự sinh
sản. Chẳng hạn tính chống chịu của nấm mốc sương trong hạt kê không xuất
hiện trong trồng trọt nhưng đã tìm thấy có liên quan với những chủng hoang dại
ở Nigeria, trung tâm giống gốc. Tương tự, tính chống chịu virut của Khoai tây,
Vi khuẩn, Nấm và Giun tròn đã tìm thấy ở những loài Khoai tây hoang dại ở dãy
núi Andơ thuộc Nam Mỹ. Sự đa dạng gen ở những loài hoang dại đã liên quan
đến thực vật bản xứ phải duy trì có thể sử dụng và để cải tạo những đặc tính ở
các loài thực vật bản xứ.

1.2.3. Sự đa dạng gen ở các cơ thể sống khác

Quy mô của đa dạng gen trong nhóm, những nghiên cứu về các loài thực
vật và động vật không thể ước tính chính xác trong cùng một lúc mặc dù đã biết
chắc quy mô đa dạng ở nấm và vi sinh vật nói riêng là đáng kể. Thí dụ sự khác
nhau về mặt di truyền đã chứng minh trong những loài vi sinh vật đơn lẻ như
Chlamydomonas reinhardtii với ít nhất 159 dòng biến đổi, Neurospora crassa
trên 3000 và trên 3500 kiểu huyết thanh của Salmonella (Board on Agriculture,
1994). Quy mô lan rộng trong tự nhiên là không chắc chắn.

27


2. ĐA DẠNG GEN TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM
Theo đánh giá của Jucovki (1970), Việt Nam là một trong 12 trung tâm
nguồn gốc giống cây trồng của thế giới. Mức độ đa dạng sinh học của hệ thực
vật vây trồng ở Việt Nam cao hơn nhiều so với dự đoán.

2.1. Nguồn gen giống cây trồng, vật nuôi.
Ở Việt Nam, hiện nay đang sử dụng trong sản xuất nông nghiệp 16 nhóm
các loài cây trồng khác nhau, với tổng số trên 800 loài cây trồng với hàng nghìn
giống khác nhau, có 3 nhóm cây trồng đang được nông dân sử dụng.

- Các giống cây trồng bản địa: Nhóm giống cây trồng này hiện nay đang
chiếm vị trí chủ đạo đối với nhiều loại cây trồng. Trong đó nhóm giống cây
trồng này có những giống đã được nông dân sử dụng và lưu truyền hàng nghìn
năm nay.

- Các giống cây trồng mới: Là những giống cây trồng có khả năng cho
năng suất cao và có một số đặt tính tốt khác nhau như: phẩm chất nông sản tốt,
khả năng chống chịu sâu bệnh cao…được các nhà khoa học chọn lọc, lai tạo
thành. Những năm gần đây các giống cây trồng được các nhà khoa học chọn lọc
và lai tạo mới cũng như các loại giống cây trồng được nhập nội, trước khi đưa ra
sản xuất rộng rãi, được hội đồng khoa học Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông
thôn xem xét công nhận.

- Các giống cây trồng được nông dân ở các tỉnh biên giới trao đổi với
nhau qua biên giới hoặc mua bán qua đường tiểu ngạch. Hiện nay, Ngân hàng
gen cây trồng Quốc gia đang bảo tồn 12.300 giống của 115 loài cây trồng. Đây
là tài sản quý của đất nước, phần lớn không còn trong sản xuất và trong tự nhiên
nữa. Một bộ phận quan trọng của số giống này là nguồn gen bản địa với nhiều
đặc tính quý mà duy nhất chỉ có nước ta có.

- Về vật nuôi, hiện nay Việt Nam có 14 loài gia súc và gia cầm đang được
chăn nuôi chủ yếu bao gồm 20 giống lợn trong đó có 14 giống nội, 21 giống bò
(5 giống nội), 27 giống gà (16 giống nội), 10 giống vịt (5 giống nội), 7 giống

28


ngan, (3 giống nội), 5 giống ngỗng (2 giống nội), 5 giống dê (2 giống nội), 3
giống trâu (2 giống nội), 1 giống cừu, 4 giống thỏ (2 giống nội), 3 giống ngựa (2
giống nội), bồ câu, hươu và nai (có khoảng 10 ngàn con hươu nai được nuôi
trong toàn quốc).

2.2. Đặc trưng đa dạng của nguồn gen
Các biểu hiện của kiểu gen (geno-type) ở Việt Nam rất phong phú. Riêng
kiểu gen cây lúa (Oryza saltivaI) có đến hàng trăm kiểu hình (Phenotype) khác
nhau, thể hiện ở gần 400 giống lúa khác nhau.

Các kiểu gen ở Việt Nam thường có nhiều biến dị, đột biến. Trong đó có
những biến dị xảy ra dưới tác động của các yếu tố tự nhiên ( sấm, chớp, bức
xạ…), có những đột biến xảy ra do những tác nhân nhân tạo. Đây là một trong
những nguồn tạo giống mới.DDSH gen ở Việt Nam chứa đựng khả năng chống
chịu và tính mềm dẻo sinh thái cao của các kiểu gen (genotype).

Bảng 1.1. Số giống cây trồng được công nhận chính thức (1977 – 2004)

STT Loài cây trồng Số giống STT Loài cây trồng Số giống
1 Lúa 156 19 ớt 1
2 Ngô 47 20 Xoài 5
3 Khoai lang 9 21 Sầu riêng 5
Chôm chôm 2
4 Khoai tây 8 22
5 Khoai sọ 1 23 Nhãn 5
6 Sắn 2 24 Cam quýt 2
7 Đậu tương 22 25 Bưởi 4
8 Lạc 14 26 Dứa 2
9 Đậu xanh 7 27 ổi 1
10 Vừng 1 28 Bông 9
11 Cà chua 14 29 Cao su 14

29


12 Cải bắp 3 30 Cà phê 14
13 Cải ăn lá 2 31 Chè 1
14 Cải củ 2 32 Dâu tằm 1
15 Dưa hấu 3 33 Mía 2
16 Dưa chuột 3 34 Hoa 2
17 Đậu côve leo 1 35 Cỏ ngọt 1
18 Đậu hà lan 2
Tổng số 35 358
[Nguồn: Khoa học công nghệ và phát triển nông thôn 20 năm đổi mới, bộ
nông nghiệp và phát triển nông thôn Việt Nam, 2005]

3. TÌNH TRẠNG SUY THOÁI ĐA DẠNG GEN
Ngoài việc tạo ra các giống mới không phải là đảm bảo cho tính đa dạng
của gen khi chưa biết trước những sản phẩm đó có gây hại cho con người hay
không thì con người đã và đang tiêu diệt rất nhiều loài động vật và thực vật trên
trái đất này. Trong thế kỷ 20, loài người đã tiêu diệt khoảng 700 loài động thực
vật. Nhiều loài bị tuyệt chủng khi còn chưa được con người biết đến.

Từ năm 1600 trước công nguyên đến năm 1900: trung bình 4 năm mất 1
loài.

Từ năm 1900 đến 1980: 1 năm mất 1 loài.

Từ 1980 đến 2000 : 1 ngày mất 1 loài.

Dự báo từ 2001 đến 2010: 1 giờ mất 1 loài.

Cho đến cuối thế kỷ 20, loài người đã làm biến mất khoảng từ 20% đến
50% số loài trên Trái Đất.

Suy thoái đa dạng sinh học làm cho loài người mất dần các nguồn tài
nguyên quý giá ( lương thực, thực phẩm, dược liệu, nguyên vật liệu, gen, tiện
nghi môi trường….) đồng thời phải chống chịu với các tai biến sinh thái ngày
càng tăng (dịch bệnh gia súc, dịch hại cây trồng…) do mất cân bằng sinh thái.

30


Suy thoái sinh học ở Việt Nam đến nay là rất đáng ngại. trong vòng
khoảng 10 năm cuối thế kỷ 20, trên 700 loài động, thực vật Việt Nam đã biến
mất hoặc bị đẩy vào tình trạng nguy hiểm, trong đó có hầu hết các giống loài có
giá trị kinh tế cao như:

- Động vật: Tê giác 1 sừng, voi, hổ, bò xám, bò tót, bò rừng, hươu xạ,
hươu cà toong, hươu vàng, cheo cheo napu, vượn đen tuyền, vượn Hải
Nam, vượn bạc má, vượn má hung, voọc đầu trắng, voọc mũi hếch,
công, gà lôi lam, các cóc Tam Đảo, cá sấu….

- Thực vật: sâm Ngọc Linh, bời lời, trắc, càte, trầm hương.

CHƯƠNG III: BẢO TỒN GEN

Khi các loài sinh vật đang bị suy thoái và một số đang có nguy cơ tuyệt
chủng thì chúng ta phải có những hình thức để bảo tồn các nguồn gen quý giá để
lưu giữ cho các thế hệ mai sau.

Bảo tồn sự đa dạng và di truyền là điều vô cùng quan trọng để giữ vững
và cải thiện năng suất, phẩm chất các sản phẩm của hầu hết các cây trồng trọt

31


vật chăn nuôi, thủy sản và lâm nghiệp. Theo báo cáo của tổ chức FAO và môi
trường cho thấy: “Các đặc tính ưu tú về di truyền của các giống cây trồng, cây
làm thuốc, các loài gia súc, gia cầm, các loài thủy sinh và các vi sinh vật kể cả ở
dạng đã được thuần chủng và dạng hoang dại vô cùng cần thiết đối với các
chương trình chọn giống để tăng năng suất, cải thiện phẩm chất, tạo tính kháng
sâu bệnh, tạo sự thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau và nhiều đặc
tính tốt”.

Hiện nay, mọi người đều đồng ý rằng sự mất mát cây trồng diễn ra trong
mấy chục năm qua là thật khủng khiếp, quá trình xói mòn di truyền dường như
còn sẽ tiếp tục diễn ra với tốc độ nhanh hơn trong tương lai. Ví dụ như trong
vòng 40 năm qua 95% giống lúa mỳ Hy Lạp đã bị mất do xu hướng thương mại.
Do đó, việc thu thập, bảo tồn và khai thác nguồn di truyền cây trồng hợp lý cần
sự nỗ lực của toàn thế giới.

1. CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO TỒN NGUỒN GEN
Đa dạng sinh học cần được bảo tồn bằng một loạt các biện pháp nhằm
đảm bảo an toàn cho các loài và các kho dự trữ gen như xây dựng và duy trì
những khu vực bảo vệ, những chiến lược tổng thể kết hợp được các hoạt động
kinh tế với hoạt động bảo vệ trên toàn khu vực. Các chính phủ thường quy
hoạch những vùng có tầm quan trọng đặc biệt về tính đa dạng sinh học thành
những Khu bảo tồn đa dạng sinh học. Bảo tồn đa dạng sinh học ở tất cả các mức
độ là duy trì một cách cơ bản các quần thể của các loài có thể thực hiện được
hoặc các quần thể xác định được. Như vậy có thể hoặc là bảo vệ nguyên vị hoặc
bảo vệ chuyển vị. Một số chương trình quản lý kết hợp cả hai tiếp cận này.

1.1. Bảo tồn nguyên vị (In situ)
Bảo tồn In situ nguồn gen cây trồng là duy trì các loài cây trồng tại vùng
xuất xứ, hay nói cách khác là bảo vệ trong tự nhiên hoang dại của chúng.

32


Bảo tồn In situ là một hệ thống hoạt động vì nó cho phép các động lực
tiến hóa tác động lên vật liệu bảo quản. Bảo tồn In situ liên quan nhiều đến địa
điểm hơn là đến từng loài, cho nên đối tượng bảo tồn gồm cả các loài đã được
xác định và chưa được xác định. Trong bảo tồn In situ chúng ta cần có các kiến
thức về phạm vi môi trường sinh sống, về độ phong phú các loài và biến động
quần thể.

Bảo tồn In situ cho phép chúng ta nghiên cứu về loài trong phạm vi môi
trường tự nhiên của chúng. Nó cũng là nguồn dự trữ tự nhiên của nguồn tài
nguyên di truyền thực vật, trong đó rất nhiều loài chưa được xác định nhưng có
thể có giá trị sử dụng cao trong tương lai.

Loại bảo tồn này là hoàn toàn thích hợp đối với nhiều loài cây dại, kể cả
những loài cây là họ hàng của những loài cây trồng.

Bảo tồn đa dạng sinh học nguyên vị đang chiếm một tỉ lệ lớn hiện nay
trên thế giới. Cách bảo vệ này hiệu quả hơn vì nó cho phép các quần thể tiếp tục
thích nghi trong các điều kiện có được bằng các quá trình tiến hoá tự nhiên.

1.2. Bảo tồn chuyển vị (Ex situ)
Bảo tồn Ex situ là phương pháp duy trì các loài cây ngoài phạm vi xuất xứ
của chúng. Vườn thực vật, kho lạnh, ngân hàng gen, tập đoàn đồng ruộng… là
những phương tiện phục vụ cho bảo tồn Ex situ.

Nhiều loài sinh vật có thể bảo tồn bằng cách nuôi trồng hay nuôi trong
chuồng. Cây cỏ cũng có thể bảo vệ trong ngân hàng hạt giống và các sưu tập
germplasm. Đối với động vật cũng bằng kỹ thuật tương tự (bảo quản phôi,
trứng, tinh trùng), nhưng phức tạp hơn. Điều rõ ràng là bảo vệ chuyển vị hiện
nay chỉ có thể thực hiện được với một tỉ lệ rất nhỏ vì rất tốn kém.

33


2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN
2.1. Bảo tồn nguồn gen trong trang trại
Là hình thức bảo tồn ĐDSH, cây trồng, gia súc trong trang trại. Đây là
phương pháp được tồn tại từ rất lâu đời, vai trò bảo tồn nguồn gen chủ yếu là do
nhân dân địa phương bảo vệ và khai thác sử dụng.

Phương pháp này có ưu điểm là các giống địa phương có tính ổn định cao,
có khả năng thích nghi với môi trường tốt hơn giống cải tiến.

Ở nước ta hiện này có hàng nghìn giống cây trồng địa phương, có đặc tính
nông sinh học quý đang tồn tại trong các trang trại của nông dân như: 400 giống
lúa mùa địa phương ở các tỉnh phía nam, có khả năng chống chịu chua, phèn,
nước mặn, nước sâu và khô hạn, nổi tiếng như giống lúa Một Bụi; các giống lúa
chịu mặn ở các tỉnh phía Bắc: Cườm, Bầu, Chiêm Đá mà chưa giống mới nào có
thể thay thế được; Các loại cây có giá trị: hồi, quế… được gây trồng từ hàng
trăm năm nay tại địa phương và vẫn được bảo vệ nguyên vẹn và phát triển rộng
rãi. Trong lâm nghiệp một số loài cây có giá trị như Quế, hồi, dẻ Cao Bằng… đã
được nhân dân địa phương gây trồng tại chỗ từ hàng trăm năm nay và nguồn tài
nguyên di truyền không chỉ được bảo vệ nguyên vẹn mà còn được phát triển
rộng rãi ra các địa phương khác.

Các giống mới cải tiến vì cần đầu tư cao và đắt đỏ chỉ thích hợp cho các
vùng có điều kiện thâm canh hoặc giao lưu hàng hóa tốt. Do nhiều nguyên nhân,
như điều kiện sinh thái, đất đai và phong tục tập quán nhiều giống thuộc nhiều
loài cây có giá trị kinh tế nhất là đối với nền kinh tế địa phương khó có thể thay
thế bằng giống mới cải tiến. Ví dụ như các cây lương thực phụ, các loài rau, cây
ăn quả địa phương như vải thiều Thanh Hà, nhãn lồng Hưng Yên, bưởi Đon
Hùng, quýt Bắc Giang…Những loài cây này có thể đã là những cây được nhân
dân gieo trồng, nhưng cũng có thể là những loài mọc tự nhiên nhưng được cả
cộng đồng bảo vệ, khai thác sử dụng.

34


2.2. Ngân hàng gen hạt giống
Ngân hàng gen hạt giống là những bộ sưu tập hạt giống thu lượm từ các
cây hoang dại và cây trồng. Hạt được lưu giữ trong điều kiện lạnh và khô trong
một thời gian dài, sau đó lại cho nảy mầm. Hiện nay có hơn 50 ngân hàng hạt
giống trên thế giới. Tuy nhiên kiểu bảo tồn này nhiều lúc cũng gặp khó khăn
nhất định như mất điện, hỏng thiết bị…có thể xảy ra bất ngờ. Kể cả khi được giữ
lạnh thì hạt cũng dần dần mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lượng quá lâu
và do tích tụ các biến đổi nguy hại. Có thể thấy phương pháp này có những điểm
chính cần chú ý sau:

* Hình thức lưu giữ: Lưu giữ ex-situ quỹ gen của các loài cây có hạt
giống dễ tính (hạt giống Othordox).

* Đối tượng: Cây có hạt giống Othordox. (dễ bảo quản).

* Đặc điểm của phương pháp: Hạt giống được làm khô ở điều kiện đặc
biệt và lưu giữ trong kho lạnh bảo quản nguồn gen ở các chế độ:
+ Dài hạn: Nhiệt độ -100C, Ẩm độ 40%, lưu giữ nguồn gen 50 năm
+ Trung hạn: Nhiệt độ 40C, Ẩm độ 45%, lưu giữ nguồn gen 25 - 30 năm
+ Ngắn hạn: Nhiệt độ 150C, Ẩm độ 60 - 65%, lưu giữ nguồn gen 3-5 năm

Sau thời hạn đó phải nhân lại để đảm bảo chất lượng và trẻ hoá nguồn gen
đang lưu giữ. Tuy nhiên trong điều kiện trang thiết bị hiện tại ở ngân hàng gen
quốc gia, việc nhân lại nguồn gen được tiến hành sau khi lưu giữ 7 - 10 năm (đối
với chế độ bảo quản dài hạn), 5-7 năm (đối với chế độ bảo quản trung hạn).

* Ưu điểm: Phương pháp lưu giữ này cho phép giữ nguyên trạng đặc tính
di truyền của nguồn gen, bảo tồn 1 lượng lớn nguồn gen, có tính an toàn cao và
thuận lợi cho việc quản lý và cung ứng.

* Nhược điểm: Nguồn gen không tiến hoá trong tự nhiên, chịu ảnh hưởng
điều kiện thiết bị, điện, mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lượng quá lâu.

35


* Số lượng nguồn gen đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngân
hàng gen hạt giống đang lưu giữ 10.300 giống của cây trồng có hạt.

Để khắc phục nhược điểm của phương pháp này người ta phải gieo trồng
định kỳ, chăm sóc và thu hoạch hạt giống mới để cất giữ. Cho đến nay hơn 2 triệu
bộ sưu tập hạt giống đã có mặt trong các ngân hàng hạt giống nông nghiệp. Tuy
nhiên những cây trồng có ý nghĩa khác cho từng khu vực như cây dược liệu, cây
lấy sợi…vẫn chưa được lưu giữ trong các ngân hàng này. Họ hàng hoang dại của
các loại cây trồng vẫn chưa được tập hợp đầy đủ trong các ngân hàng hạt giống
mặc dù các loài này vô cùng hữu ích trong các chương trình tạo giống cây trồng.

Tuy nhiên cũng phải tất cả các loài đều có thể bảo tồn bằng hạt giống.
Khoảng 15% số loài thực vật trên thế giới có hạt thuộc loại “bảo thủ”, tức là
không thể tồn tại hoặc không thể chịu đưng được các điều kiện nhiệt độ thấp và
kết quả là không thể cất giữ trong các ngân hàng hạt giống. Các loại cây trồng
này có loài rất có giá trị như cao su, coca là không thể lưu giữ lâu. Phương pháp
có thể lưu giữ các loài này chỉ bằng cách lưu giữ phôi sau khi đã loại bỏ vỏ áo
ngoài của hạt, nội nhũ và các mô khác. Một số loài cũng được duy trì bằng
phương pháp nuôi cấy mô trong những điều kiện có khống chế hoặc chúng
được nhân giống bằng cắt chiết từ cây mẹ.

Khoảng 60 – 70% các loài thực vật tái sinh và bảo tồn nòi giống của mình
bằng phương thức tạo hạt hữu tính là có thể bảo quản hạt khô trong điều kiện
lạnh – nhóm cây có hạt “orthodox”. Khi được làm khô, độ ẩm 5 – 7% hạt có thể
kéo dài sự sống lâu trong kho lạnh. Theo lý thuyết thì có thể bảo toàn sức sống
của hạt tùy theo loài cây trên hàng trăm năm. Các kho bảo quản hạt vì thế sớm
được đầu tư thành lập và là hình thức bảo quản exsitu quan trọng nhất.

Tùy theo nhu cầu bảo quản dài, trung hay ngắn hạn mà các kho hạt có
những trang thiết bị và kỹ thuật phù hợp. Tương ứng, các tập đòan hạt được giữ
trong các điều kiện ngắn, trung và dài hạn còn được gọi là những tập đoàn công
tác, họat động và cơ bản.

36


2.3. Ngân hàng gen đồng ruộng
Đây là thuật ngữ chỉ các tập đoàn thực vật sống được duy trì ngoài khu cư
trú tự nhiên của chúng. Chúng có thể là các tập đoàn trồng trên đồng ruộng,
trong các công viên, các vườn thực vật… Pương pháp này có những điểm chính
cần chú ý sau:

* Hình thức lưu giữ: Lưu giữ nguồn gen trên đồng ruộng thí nghiệm,
trong chậu vại, nhà lưới, ...

* Đối tượng: Những loài cây lâu năm như cây ăn quả, cây công nghiệp,
cây thuốc, cây lấy gỗ, các loài cây có hạt “recalcitrant” – loại hạt không thích
nghi với sấy khô và bảo quản lạnh, các loài cây có hạt “orthodox” và cây sinh
sản vô tính khi chưa thiết lập được các ngân hàng hạt giống và in vitro thích
hợp.

* Phương pháp:

Đối với cây hàng năm: Bảo tồn Ex-situ nếu ngân hàng gen đồng ruộng
không phải tại nơi xuất xứ của loài cây cần bảo tồn, In-situ nếu ngân hàng gen
đồng ruộng tại nơi xuất xứ của loài cây cần bảo tồn.

Đối với cây lưu niên: Tạo lập các vườn bảo tồn quỹ gen cây lưu niên tại
các cơ quan nghiên cứu khoa học hoặc các địa phương; Bảo tồn In situ tại vườn
gia đình.

* Đặc điểm của phương pháp:

+ Bảo tồn ex - situ:

- Ưu điểm: Bảo quản được lượng lớn các nguồn gen (Tập đoàn cơ bản),
kết hợp đánh giá mô tả, theo dõi khả năng chống chịu sâu bệnh hại và các điều
kiện sinh thái bất lợi đối với nguồn gen và các giai đoạn sinh trưởng phát triển
của cây trồng; làm giảm nguy cơ xói mòn nguồn gen trong tự nhiên.

37


- Nhược điểm: Chi phí tốn kém, hạn chế sự tiến hoá tự nhiên của nguồn
gen; nguy cơ xói mòn nguồn gen trong quá trình bảo quản do sâu bệnh và các
điều kiện sinh thái bất lợi.

+ Bảo tồn in - situ:

- Ưu điểm: Bảo đảm được quá trình tiến hoá tự nhiên của nguồn gen; hiệu
quả khai thác sử dụng cao.

- Nhược điểm: Chỉ bảo đảm áp dụng được đối với các nguồn gen đang có
lợi ích cộng đồng; đòi hỏi phải thường xuyên nâng cao năng lực và ý thức của
cộng đồng.

* Số lượng nguồn gen đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngân
hàng gen đồng ruộng đang lưu giữ 1.800 giống (gồm Bạc Hà, củ Mỡ, củ Nâu,
Dong Riềng, Dong Trắng, củ Từ, Địa Liền, Gừng, Khoai Lang, Khoai Sọ, Sắn,
Riềng, Nghệ…); Vườn tiêu bản quỹ gen cây lưu niên 192 giống của 22 loài cây
lưu niên.

38


2.4. Ngân hàng gen invitro
Đây là tập đoàn các vật liệu di truyền được bảo quản trong môi trường
dinh dưỡng nhân tạo, trong điều kiện vô trùng.
* Hình thức lưu giữ: Lưu giữ cây con, cơ quan, mô, phôi, tế bào,
ADN ... của các nguồn gen trong điều kiện duy trì sinh trưởng tối thiểu hoặc
ngừng sinh trưởng tạm thời.

* Đối tượng:

- Vật liệu sinh sản vô tính

- Các loại cây có hạt

- Các nguồn gen dùng để nhân nhanh phục vụ các chương trình chọn tạo
và nhân giống, hạt giống và ngân hàng ADN.

- Các loài cây khó bảo quản trong Ngân hàng gen hạt giống và Ngân
hàng gen đồng ruộng.

* Phương pháp:

- Lưu giữ trong ống nghiệm các cơ quan, mô hoặc tế bào bằng kỹ thuật
nuôi cấy mô nhằm duy trì nguồn gen dưới hình thức sinh trưởng chậm (phương
pháp này đang được áp dụng tại NHG cây trồng quốc gia).

- Bảo quản siêu lạnh trong Ni tơ lỏng (-196 oC) các đối tượng Callus,
Protoplast, bao phấn, mô phân sinh, phôi.

* Đặc điểm của phương pháp:

+ Ưu điểm:

- Đảm bảo độ an toàn và sạch bệnh cao, có khả năng tạo quần thể cây
đồng nhất với số lượng lớn.

- Với phương pháp bảo quản siêu lạnh có thể bảo quản được lâu dài với
số lượng lớn và độ ổn định.

- Hạn chế khả năng mất nguồn gen, nhất là các nguồn gen có nguy cơ xói

39


mòn cao, các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng,

- Khả năng tái tạo, phục hồi các nguồn gen đã biến mất trong tự nhiên.
+ Nhược điểm:

- Chi phí bảo quản lớn, đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao và trang thiết bị hiện đại.

- Có khả năng tạo ra biến dị Soma với tần số biến dị khác nhau và ít lặp lại.
* Số lượng giống cây trồng đang được lưu giữ: Hiện nay đang lưu giữ
khoai Môn - Sọ.
Có 3 loại kho bảo quản in vitro – ngắn, trung và dài hạn. Tùy theo nhu
cầu bảo quản mà tốc độ sinh trưởng của vật liệu được làm giảm với mức độ
khác nhau. Bảo quản ngắn hạn vật liệu là để cung cấp cho các nhu cầu chọn, tạo
giống và nghiên cứu của mỗi cơ sở. Trong bảo quản bằng sinh trưởng chậm
(trung hạn) tốc độ sinh trưởng của vật liệu được làm giảm một cách đáng kể
bằng cách để ở điều kiện nhiệt độ và ánh sáng thấp hoặc làm giảm nồng độ oxy
tiếp cận vật liệu. Bằng phương này có thể kéo dài thời gian cần cấy chuyển và
như vậy làm giảm một cách đáng kể các chi phí cần thiết và nguy cơ phát sinh
biến dị sinh dưỡng. Bảo quản trong hoặc trên mặt nitơ lỏng (1560C) là phương
pháp bảo quản dài hạn. Ở nhiệt độ đó các phản ứng sinh hóa của vật liệu bị làm
ngưng đọng hoàn toàn và vì thế loại trừ được khả năng xảy ra biến dị sinh
dưỡng. Tuy nhiên trong bảo quản đông lạnh sức sống và khả năng tái sinh của vật
liệu lại là vấn đề cần quan tâm. Trong quá trình tái sinh cũng có thể xảy ra những
biến dị sinh dưỡng nếu có qua quá trình phát triển “không có tổ chức cơ quan”.

Mỗi giải pháp đã nêu đều có những hạn chế và thuận lợi nhất định, vì thế
tùy mỗi trường hợp cụ thể mà lựa chọn giải pháp thích hợp nhất, có thể phải là
kết hợp của nhiều giải pháp.

3. BẢO TỒN GEN ĐỘNG VẬT HOANG DÃ Ở VIỆT NAM

40


Hiện đã có 275 loài và phân loài thú, 1026 loài và phân loài chim, 500
loài cá nước ngọt, khoảng 2000 loài cá biển... đã được nhận biết và còn nhiều
loài động thực vật khác chưa được sưu tập, chứng tỏ nước ta là một trong những
nước có tính đa dạng sinh học cao.Với 2 hình thức bảo tồn (nguyên vị và chuyển
vi) và các chương trình bảo tồn các loại thú cụ thể chứng tỏ công tác bảo tồn
nguồn gen động vật hoang dã đã được chú trọng. Tuy nhiên để bảo vệ được
nguồn gen động vật hoang dã sự cần thiết phải có mối liên hệ chặt chẽ giữa các
nhà khoa học, quản lý, dân cư địa phương và ở chính vườn Quốc gia và Khu bảo
tồn, nơi đang lưu giữ các nguồn gen quí hiếm này.

Chính phủ Việt Nam đã quan tâm đến việc bảo vệ nguồn gen động vật
hoang dã, bảo vệ đa dạng sinh học. Năm 1962, Vườn Quốc gia đầu tiên được
thành lập. Đó là Vườn Quốc gia Cúc Phương. Tháng 11/1997, Bộ nông nghiệp
và phát triển nông thôn (NN&PTNT) đã có báo cáo Chính phủ xem xét và quyết
định danh mục các khu rừng đặc dụng ở Việt Nam gồm 101 khu, với tổng diện
tích là 2 297 500 ha. Hệ thống rừng đặc dụng này được xây dựng nhằm bảo vệ
các hệ sinh thái rừng, bảo vệ các nguồn gen động, thực vật, nhất là các loài động
vật, thực vật quí hiếm và các loài có nguy cơ bị tiêu diệt. Đến nay, khi xem xét
lại danh mục các khu rừng đặc dụng thì thấy còn một số hệ sinh thái điển hình
còn nằm ngoài hệ thống này. Một số khu có diện tích còn nhỏ chưa đủ rộng để
bảo vệ và bảo đảm sinh sống cho một số loài thú, nhất là một số loài thú lớn cần
có nơi kiếm ăn rộng hơn như hổ, tê giác, bò xám, bò rừng,voi. Trong số những
Khu bảo tồn có một số khu đặc biệt như Vườn Quốc gia Chàm Chim ở tỉnh
Đồng Tháp để bảo vệ loài sếu cổ trụi và Khu bảo vệ Xuân Thủy ở cửa sông
Hồng bảo vệ các loài chim nước di cư. Đây là khu bảo vệ Ramsar đầu tiên ở
Việt Nam cũng như trong vùng Đông Nam Á.

41

51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (16)

Similaire à 51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

Similaire à 51088910 da-dang-sinh-hoc-5977 (20)

51088910 da-dang-sinh-hoc-5977