MỤC LỤCMỤC LỤC.............................................................................................2LỜI NÓI ĐẦU......
Đa dạng sinh học      1.2. Bảo tồn chuyển vị (Ex situ).......................................................................
Đa dạng sinh họcCHƯƠNG I : HỆ SINH THÁI............................................................781. CÁC KHÁI NIỆM........
Đa dạng sinh họcCHƯƠNG III. SUY GIẢM ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI VÀ BẢOTỒN..........................................................
Đa dạng sinh học       2.1. Một số nguyên lý áp dụng ở các Khu bảo tồn và dân địa phương..........................146     ...
Đa dạng sinh họcminh chứng do nét nhất cho sự suy giảm đó. Theo một đánh giá về số loài đã tồntại trên trái đất thì có đến...
Đa dạng sinh họctợn, sự không hiểu biết hay vô ý đều đẩy con người đến chỗ không đếm xỉa đếnnhững giới hạn của tự nhiên để...
Đa dạng sinh học                   PHẦN I: ĐA DẠNG DI TRUYỀN                  CHƯƠNG 1: GEN VÀ ĐỘT BIẾN GEN      1. TỔNG Q...
Đa dạng sinh học         + Đơn vị đột biến, nghĩa là gen bị biến đổi như một tổng thể hoàn chỉnh.         + Đơn vị tái tổ ...
Đa dạng sinh học      Mỗi nucleotit (Nu) có KLPTTB 300 đvC, gồm 3 thành phần: đườngDeoxirbo, axit photphoric và bazo nitri...
Đa dạng sinh họcAdenin liên kết với Thyamin bằng 2 cầu nối hydro, Guanin liên kết với Cytosinbằng 3 cầu nối hydro.      Kí...
Đa dạng sinh họccộng hóa trị (liên kết photphodieste) rất bền vững bảo đảm thông tin di truyềntrên trên mỗi mạch đơn ổn đị...
Đa dạng sinh học      Truyền đạt thông tin di truyền: trình tự sắp xếp các Nu trong ADN (gene)quy định trình tự sắp xếp ax...
Đa dạng sinh học      - Thêm một cặp nuclêôtít      - Thay thế một cặp nuclêôtít      - Đảo vị trí một cặp nuclêôtít      ...
Đa dạng sinh học      Ngày nay, người ta đã phát hiện được những hóa chất được gọi là “siêutác nhân đột biến” như: 5-brôm ...
Đa dạng sinh học      Nếu đột biến phát sinh trong giảm phân, nó sẽ xảy ra ở một tế bào sinhdục nào đó (đột biến giao tử),...
Đa dạng sinh học      2.6.2. Trong chọn giống      Trong chọn giống, đặc biệt là chọn giống cây trồng, người ta đã sử dụng...
Đa dạng sinh học      3.1.Cách tiến hành kỹ thuật gen      Kỹ thuật gen được tiến hành thông qua các khâu sau:      + Khâu...
Đa dạng sinh học       Người ta đã chuyển được gen quy định tổng hợp β-carôten (tiền vitamin)vào tế bào cây lúa và tạo ra ...
Đa dạng sinh học      3.2.3. Mặt trái của việc ứng dụng công nghệ gen để sản xuất các sinhvật biến đổi gen GMO (Geneticall...
Đa dạng sinh học      + Ở lạc: giống lạc V79 được tạo ra bằng chiếu xạ tia X vào hạt giống lạcbạch sa sinh trưởng khoẻ, hạ...
Đa dạng sinh học                        CHƯƠNG II: ĐA DẠNG GEN      1. ĐA DẠNG GEN      Đa dạng gen (hay đa dạng di truyền...
Đa dạng sinh họcvà được sắp xếp lại trong khi lai chúng được thực hiện trong phân chia tế bào cótơ meiotic và sự tái tổ hợ...
Đa dạng sinh họcdạng di truyền chính là sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơbản, thành phần của axit nucl...
Đa dạng sinh học      Nhìn chung, như chim, bò sát có mức độ biến đổi di truyền là tương tự,trái lại các loài lưỡng cư có ...
Đa dạng sinh họcphân bố về địa lý của các loài thực vật cũng là một thông số quan trọng điềukhiển tính đa dạng gen trong v...
Đa dạng sinh học      2. ĐA DẠNG GEN TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM      Theo đánh giá của Jucovki (1970), Việt Nam là một t...
Đa dạng sinh họcngan, (3 giống nội), 5 giống ngỗng (2 giống nội), 5 giống dê (2 giống nội), 3giống trâu (2 giống nội), 1 g...
Đa dạng sinh học  12      Cải bắp            3          30      Cà phê           14  13      Cải ăn lá          2         ...
Đa dạng sinh học      Suy thoái sinh học ở Việt Nam đến nay là rất đáng ngại. trong vòngkhoảng 10 năm cuối thế kỷ 20, trên...
Đa dạng sinh họcvật chăn nuôi, thủy sản và lâm nghiệp. Theo báo cáo của tổ chức FAO và môitrường cho thấy: “Các đặc tính ư...
Đa dạng sinh học      Bảo tồn In situ là một hệ thống hoạt động vì nó cho phép các động lựctiến hóa tác động lên vật liệu ...
Đa dạng sinh học      2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN      2.1. Bảo tồn nguồn gen trong trang trại      Là hình thức bả...
Đa dạng sinh học      2.2. Ngân hàng gen hạt giống      Ngân hàng gen hạt giống là những bộ sưu tập hạt giống thu lượm từ ...
Đa dạng sinh học      * Số lượng nguồn gen đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngânhàng gen hạt giống đang lưu giữ 10.300 ...
Đa dạng sinh học       2.3. Ngân hàng gen đồng ruộng       Đây là thuật ngữ chỉ các tập đoàn thực vật sống được duy trì ng...
Đa dạng sinh học      - Nhược điểm: Chi phí tốn kém, hạn chế sự tiến hoá tự nhiên của nguồngen; nguy cơ xói mòn nguồn gen ...
Đa dạng sinh học      2.4. Ngân hàng gen invitro      Đây là tập đoàn các vật liệu di truyền được bảo quản trong môi trườn...
Đa dạng sinh họcmòn cao, các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng,      - Khả năng tái tạo, phục hồi các nguồn gen đã biến mất t...
Đa dạng sinh học      Hiện đã có 275 loài và phân loài thú, 1026 loài và phân loài chim, 500loài cá nước ngọt, khoảng 2000...
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
51088910 da-dang-sinh-hoc-5977
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

3,846 views

Published on

đa dạng sinh học

Published in: Travel
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,846
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
59
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

51088910 da-dang-sinh-hoc-5977

  1. 1. MỤC LỤCMỤC LỤC.............................................................................................2LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................6PHẦN I: ĐA DẠNG DI TRUYỀN.......................................................9CHƯƠNG 1: GEN VÀ ĐỘT BIẾN GEN.............................................91. TỔNG QUAN VỀ GEN...........................................................................................9 1.1. Định nghĩa gen.............................................................................................................9 1.2. Cấu trúc của Gen........................................................................................................10 1.3. Chức năng của Gen....................................................................................................132. 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............................................................................................173. 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..................................................................21CHƯƠNG II: ĐA DẠNG GEN..........................................................231.ĐA DẠNG GEN......................................................................................................23 1.1. Định nghĩa..................................................................................................................24 1.2. Tính đa dạng ở mức độ của các nhóm sinh vật..........................................................252. 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..............................................................................293. TÌNH TRẠNG SUY THOÁI ĐA DẠNG GEN....................................................30CHƯƠNG III: BẢO TỒN GEN........................................................311. CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO TỒN NGUỒN GEN.............................................32 1.1. Bảo tồn nguyên vị (In situ)........................................................................................32
  2. 2. Đa dạng sinh học 1.2. Bảo tồn chuyển vị (Ex situ)........................................................................................332. 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................................................................................................393. BẢO TỒN GEN ĐỘNG VẬT HOANG DÃ Ở VIỆT NAM ...............................40PHẦN II: ĐA DẠNG LOÀI...............................................................42CHƯƠNG I. LOÀI VÀ ĐA DẠNG LOÀI.........................................421. ĐỊNH NGHĨA LOÀI VÀ ĐA DẠNG LOÀI........................................................422. ĐA DẠNG LOÀI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM....................................433. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐA DẠNG LOÀI......................................47CHƯƠNG II. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SUY GIẢM ĐA DẠNGLOÀI...................................................................................................491. NGUYÊN NHÂN TỰ NHIÊN...............................................................................502. 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.................................................................................62CHƯƠNG III. ĐE DOẠ LOÀI VÀ BẢO TỒN.................................631. SÁCH ĐỎ IUCN VÀ SỰ TUYỆT CHỦNG.........................................................63 1.1. Sách đỏ IUCN...........................................................................................................63 1.2. Sự tuyệt chủng (extinction)........................................................................................662. 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............................................................................................76PHẦN III. ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI.............................................78 3
  3. 3. Đa dạng sinh họcCHƯƠNG I : HỆ SINH THÁI............................................................781. CÁC KHÁI NIỆM.................................................................................................78 1.1. Khái niệm hệ sinh thái...............................................................................................78 1.2. Các khái niệm liên quan.............................................................................................792. 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..................................................................823. 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...............................................844. 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...................................................................................................895. 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. .............................................936. CÁC KIỂU HỆ SINH THÁI CHÍNH...................................................................93 6.1. Các hệ sinh thái trên cạn............................................................................................93 6.2. Các hệ sinh thái dưới nước.........................................................................................97CHƯƠNG II : ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI.....................................1021. 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................................................................1022.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........................................................................................................1043. ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI VÀ CÁC QUÁ TRÌNH SINH THÁI HỌC.........1044. 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
  4. 4. Đa dạng sinh họcCHƯƠNG III. SUY GIẢM ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI VÀ BẢOTỒN...................................................................................................1121. 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.......................................................................................................1182. NGUYÊN NHÂN GIÁN TIẾP............................................................................118 2.1. Sự tăng dân số..........................................................................................................119 2.2. Chính sách phát triển kinh tế ...................................................................................1193. 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...............................................................................123PHẦN IV. KHU BẢO TỒN.............................................................125CHƯƠNG I. KHÁI NIỆM VỀ KHU BẢO TỒN.............................1251. KHÁI NIỆM VỀ KHU BẢO TỒN.....................................................................1252. VAI TRÒ CÁC KHU BẢO TỒN........................................................................1253. 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...................................................1304. PHÂN BIỆT GIỮA VƯỜN QUỐC GIA, KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VÀKHU 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 ..........................................................................................142CHƯƠNG II: BẢO TỒN TẠI VIỆT NAM......................................1441. 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.......................................................1452. VẤN ĐỀ QUẢN LÝ CÁC KHU BẢO TỒN......................................................146 5
  5. 5. Đa dạng sinh học 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:...................................................1473. CÁC KHÓ KHĂN TRONG QUẢN LÝ CÁC KHU BẢO TỒN TẠI VIỆTNAM .........................................................................................................................1484. 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......................................................................154TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................157 LỜI NÓI ĐẦU Sự sống trên trái đất phụ thuộc vào tính đa dạng sinh học để duy trì nhữngchức năng sinh thái để điều hoà nguồn nước và chất lượng, khí hậu, sự màu mỡcủa đất đai, và những nguồn tài nguyên có thể canh tác. Chúng ta phụ thuộc vàocác loài tự nhiên để tìm ra những tố chất hoá học mới có thể dùng làm thuốc vàkiểm 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 sảncho 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 cáthể thực vật, động vật, nấm, và vi sinh vật. Đa dạng di truyền tồn tại trong mộtloài và giữa các loài khác nhau . Đó là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cáthể trong cùng một loài và giữa các loài khác nhau; là sự đa dạng về gen có thểdi truyền được trong một quần thể hoặc giữa các quần thể. Bên cạnh đó nó cònbiểu hiện sự đa dạng của các biến dị có thể di truyền trong một loài, một quần xãhoặc giữa các loài, các quần xã. Xét cho cùng, đa dạng di truyền chính là sự biếndị 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 họctrên thế giới đang suy giảm nghiêm trọng, sự biến mất của các loài chính là 6
  6. 6. Đa dạng sinh họcminh chứng do nét nhất cho sự suy giảm đó. Theo một đánh giá về số loài đã tồntại trên trái đất thì có đến 99,9% số loài đa bị tuyệt chủng. Hay nói một cáchkhác, số các loài động vật, thực vật, vi sinh vật hiện có chỉ chiếm 0,1% tổng sốloài đã từng sống trên hành tinh. Khác với các cuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ, xảy ra chủ yếu docác hiện tượng thiên nhiên, tuyệt chủng hiện nay chủ yếu do con người. Cứ 100loài bị tuyệt chủng thì có đến 99 loài là do con người. Ngoài ra, theo sau cáccuộc tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ là sự hình thành loài mới để bù đắpcho số loài bị mất đi, còn sự tuyệt chủng hàng loạt giai đoạn hiện nay khôngkèm 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 đangtồn tại (con số chắc chắn là khoảng 12,5 triệu loài); trong đó, 1,7 triệu loài đãđược mô tả; số loài lớn nhất có lẽ là côn trùng (xem bảng 1). Thống kê số lượngcác 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 cungcấp cho chúng ta những sản phẩm phong phú đến đất để chúng ta xây dựng nhàcửa... Các HST cho ta hàng hoá và dịch vụ mà cuộc sống chúng ta không thểthiếu. Các HST lọc sạch không khí và nước, duy trì đa dạng sinh học, phân huỷvà tái quay vòng các chất dinh dưỡng, cũng như đảm bảo vô số các chức năngquan trọng khác. Tuy nhiên, các HST vẫn đang bị con người xâm phạm ngày càng nghiêmtrọng. Trên khắp thế giới, con người sử dụng quá mức và lạm dụng các HSTquan trọng, từ các rừng mưa nhiệt đới cho tới các rạn san hô, đồng cỏ, thảonguyên... gây suy thoái và phá huỷ các HST. Điều đó đã làm ảnh hưởng tớicuộc sống tự nhiên, thể hiện ở con số các loài bị đe doạ hay bị tuyệt chủng, đồngthời gây hại đến các lợi ích của con người qua việc làm cạn kiệt dòng tài nguyênmà chúng ta sống phụ thuộc. Cuộc sống nghèo khổ đã buộc nhiều người phảihuỷ hoại các HST mà họ sống nhờ vào, ngay cả khi họ hiểu rằng, họ đang chặtcây hay bắt cá tới mức chúng không thể phục hồi được. Lòng tham hay sự táo 7
  7. 7. Đa dạng sinh họctợn, sự không hiểu biết hay vô ý đều đẩy con người đến chỗ không đếm xỉa đếnnhững 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 nhữngngười dân bình thường đến các nhà hoạch định chính sách, không có khả năngtận dụng nguồn tri thức hiện có hoặc thiếu các thông tin căn bản về điều kiệnthực tế và xu hướng phát triển trong tương lai xa của các HST. Điều đó sẽ dẫntới các HST có nguy cơ bị phá huỷ gây ra những hậu quả nặng nề chưa từngthấy 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 dướirất nhiều hình thức: lũ lụt, hạn hán, mất mùa, thiếu lương thực thực phẩm, ônhiễm môi trường, biến đổi khí hậu,...Vấn đề là chúng ta lại biết quá ít về toànbộ tình trạng các HST của Trái đất. Chúng ta cần phải hiểu các HST của Trái đấttồn tại ra sao? Chúng ta có thể quản lý như nào để các HST vẫn duy trì tìnhtrạng 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 đếngiáp vùng cận nhiệt đới cùng sự đa dạng về địa hình đã tạo nên sự đa dạng vềthiên 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 dạngsinh học lớn nhất thế giới và xếp thứ 16 về mức độ sinh học (chiếm 6,5% số loàicó trên thế giới, xem bảng 3). Tuy nhiên, Việt Nam cũng chính là một trong những nước mà đa dạngsinh học chịu áp lực lớn nhất của các hoạt động phát triển của con người. Trảiqua nhiều năm chiến tranh, những năm nghèo đói và nhiều năm kinh tế pháttriển mạnh mẽ cộng với sự gia tăng dân số rất nhanh sau chiến tranh, môi trườngsinh thái nói chung và đa dạng sinh học nói riêng ở Việt Nam bị tàn phá nặngnề. Điển hình là diện tích rừng giảm mạnh, tỷ lệ che phủ giảm từ 45% trước năm1945 xuống còn 23% những năm 1980. Trong những năm gần đây, tỷ lệ che phủrừng có được nâng lên, công tác bảo vệ đa dạng sinh học có tiến bộ nhưngnhững mất mát là khó có thể bù đắp. 8
  8. 8. Đa dạng sinh học 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 sựhình thành và phát triển một tính trạng bên ngoài. Còn về cách vận động thì genvận động từ thế hệ này sang thế hệ kia theo quy luật vận động của nhiễm sắc thểtrong giảm phân, mặc dù khi đó người ta chưa biết nhiễm sắc thể và giảm phânlà 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 ditruyền 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 mầmmống đặc biệt, tách biệt và độc lập, nói ngắn gọn hơn là bởi những cái mà chúngta gọi là gen”. Quan niệm đó về gen tồn tại suốt cả giai đoạn phát triển của ditruyền học kinh điển. Theo trường phái Morgan (1926) cho rằng: không phải một gen mà nhiềugen cùng nằm trên một nhiễm sắc thể và là các đơn vị không thể chia nhỏ hơnđược nữa. Các đơn vị đó là: 9
  9. 9. Đa dạng sinh học + 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 bêntrong 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 làmbiến đổi một chức năng di truyền; điều này thể hiện ở chỗ, hai thể đột biến khácnhau nếu đem lai với nhau thì không thể cho kiểu hình bình thường mà cho kiểuđột 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 đủlớn (trung bình khoảng 1000-2000bazo) để có thể xác định một chứcnăng. Chức năng sơ cấp của genđược xác định bởi một sợipolypeptid, không nhất thiết là cảmột enzim. Các gen nằm trên nhiễmsắc thể ở trong nhân tế bào và xếpthành hàng trên nhiễm sắc thể, gọi làlocut. 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 loạinucleotit: Adênin, Guanin, Cytosin, Thyamin. Trình tự sắp xếp của chúng trêngen quyết định chức năng của gen. 10
  10. 10. Đa dạng sinh học Mỗi nucleotit (Nu) có KLPTTB 300 đvC, gồm 3 thành phần: đườngDeoxirbo, 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 genSản phẩm trực tiếp của gen là axit ribonucleic – ARN. Thành phần hóa học của ARN giống ADN nhưng chỉ khác ở chỗ trongARN thì Thyamin được thay thế bằng Uracil. Phân tử ARN của một số gen cóthể tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của cơ thể. Tuy nhiên, phần lớnARN được dùng làm khuôn mẫu và vận chuyển axit amin trong quá trình tổnghợp protein. Protein là các chuỗi bao gồm các đơn vị nhỏ là axit amin, và trình tự cácbazo trong ARN quyết định trình tự các axit amin trong protein theo quy luậtcủa mã di truyền. Trình tự của các axit amin trong protein quyết định vai trò củaprotein là tham gia vào thành phần cấu trúc của cơ thể hay trở thành ezim xúctác cho một phản ứng nào đó. Như vậy, những biến đổi trong ADN có thể dẫntới những biến đổi trong cấu trúc của cơ thể hoặc những biến đổi trong các phảnứng 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, từtrái sang phải, như 1 cái thang dây xoắn. Trong đó, tay thang là sự liên kết giữaphần tử đường và axit photphoric xen kẽ nhau, còn bậc thang là 1 cặp bazo nitricđứng đối diện và liên kết với nhau bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung, 11
  11. 11. Đa dạng sinh họcAdenin liên kết với Thyamin bằng 2 cầu nối hydro, Guanin liên kết với Cytosinbằng 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, ADNchỉ gồm 1 mạch PolyNu. Vi khuẩn của ti thể, lạp thể có dạng vòng xoắn kép.Hình 1.3: Cấu trúc không giancủa 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
  12. 12. Đa dạng sinh họccộng hóa trị (liên kết photphodieste) rất bền vững bảo đảm thông tin di truyềntrên trên mỗi mạch đơn ổn định. + Giữa các nucleotit trên 2 mạch đơn liên kết với nhau bằng liên kếthydro theo nguyên tắc bổ sung. Tuy là loại liên kết không bền nhưng do sốlượng trên ADN lớn cho nên vẫn đảm bảo cấu trúc không gian ADN ổn định vàdể 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 Polymerazachuỗi xoắn kép ADN duỗi ra, 2 mạch đơn tách nhau dần. Mỗi nucleotit ở mộtmạch đơn sẽ kết hợp với một nucleotit tự do có trong nội bào tạo thành mạchđơn 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 tổnghợp nên. 1.2.5. Cơ chế tổng hợp ARN Dưới tác dụng của enzym Polymeraza chuỗi xoắn kép ADN duỗi ra làmcho 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 Cytosinbằng 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 bổsung nên chiều rộng ADN ổn định, các vòng xoắn ADN dễ liên kết với proteindẫn 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 ditruyền được truyền đạt nguyên vẹn từ thế hệ này sang thế hệ khác. 13
  13. 13. Đa dạng sinh học 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 tínhcủa 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 vậtchất di truyền (NST, ADN) dẫn đến sự biến đổi đột ngột của một hoặc một sốtính 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 ngộtvề cấu trúc và số lượng trong vật chất di truyền, đã đóng một vai trò vô cùngquan trọng trong tiến hóa, thúc đẩy sự đa dạng sinh giới. Một trong những nhântố quyết định góp phần tạo nên thế giới sống đầy phong phú ngày nay, cho tráiđất xanh, trong đó có loài người. Và bất chấp mọi chủ đích của con người, muốnhay 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 cặpnuclêôtit, xảy ra tại một điểm nào đó trên phân tử ADN. Những biến đổi đó dẫnđến những biến đổi trong cấu trúc phân tử protein và biểu hiện thành một biếnđổi đột ngột về một tính trạng nào đó. Mỗi biến đổi ở một cặp nuclêôtít nào đósẽ 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 thườnggặp sau: - Mất một cặp nuclêôtit 14
  14. 14. Đa dạng sinh học - 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 làmđứt phân tử ADN, hoặc nối đoạn bị đứt vào ADN ở vị trí mới dưới ảnh hưởngphức tạp của môi trường trong và ngoài cơ thể. Trong thực nghiệm, người ta đã gây ra các đột biến nhân tạo bằng tácnhân 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,…gâykích 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 sóng2570A được ADN hấp thụ nhiều nhất. * Sốc nhiệt: là sự tăng hoặc giảm nhiệt độ môi trường một cách đột ngộtgây chấn thương bộ máy di truyền. Trong chọn giống thực vật người ta chiếu xạ với cường độ và liều lượngthích hợp vào hạt nảy mầm, đỉnh sinh trưởng của thân và cành, hạt phấn, bầunhụy. 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 lênphân tử ADN gây ra hiện tượng thay thế, mất hoặc thêm cặp nuclêôtit. 15
  15. 15. Đa dạng sinh học Ngày nay, người ta đã phát hiện được những hóa chất được gọi là “siêutác 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 điểmnhất định trong dung dịch hóa chất có nồng độ thích hợp, tiêm dung dịch vào bầunhụy, quấn bông có tẩm hóa chất vào đỉnh sinh trưởng của thân hoặc chồi. Đốivới 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 trongcấu trúc của ARN thông tin và cuối cùng là sự biến đổi trong cấu trúc củaprôtêin tương ứng. Đột biến thay thế hay đảo vị trí một cặp nuclêôtit chỉ ảnh hưởng tới mộtaxit amin trong chuỗi pôlipeptit. Đột biến mất hoặc thêm một cặp nuclêôtit sẽlàm thay đổi các bộ ba mã hoá trên ADN từ điểm xảy ra đột biến cho đến cuốigen và do đó làm thay đổi cấu tạo của chuỗi pôlipeptit từ điểm có nuclêôtit bịmất hoặc thêm. Đột biến gen cấu trúc biểu hiện thành một biến đổi đột ngột gián đoạn vềmột 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 làđột biến ở các gen quy định cấu trúc các enzim, cho nên đa số đột biến genthường có hại cho cơ thể. Tuy nhiên, có những đột biến gen là trung tính (khôngcó 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 đôicủa ADN. 16
  16. 16. Đa dạng sinh học Nếu đột biến phát sinh trong giảm phân, nó sẽ xảy ra ở một tế bào sinhdục 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 biếnlặn, nó sẽ đi vào hợp tử trong cặp gen dị hợp và bị gen trội tương ứng át đi. Quagiao phối, đột biến lặn tiếp tục tồn tại trong quần thể ở trạng thái dị hợp vàkhông 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 bàosinh dưỡng (đột biến xôma) rồi được nhân lên trong một mô, có thể biểu hiện ởmột phần cơ thể, tạo nên thể khảm. Ví dụ trên một cây hoa giấy có những cànhhoa trắng xen với những cành hoa đỏ. Đột biến xôma có thể được nhân lên bằng sinh sản sinh dưỡng nhưngkhông thể di truyền qua sinh sản hữu tính. Đột biến cấu trúc của gen đòi hỏi một số điều kiện mới biểu hiện trên kiểuhình của cơ thể. Vì vậy cần phân biệt, đột biến là những biến đổi trong vật chất ditruyền, 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 mốiquan 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 môitrường thích hợp. Cũng có một số là đột biến trội, có ý nghĩa trong chọn giốngvà tiến hóa. Đột biến tự nhiên được xem là nguồn nguyên liệu của quá trình tiến hóabởi so với đột biến NST thì chúng phổ biến hơn, ít ảnh hưởng nghiêm trọng đếnsức sống và sự sinh sản của cơ thể. 17
  17. 17. Đa dạng sinh học 2.6.2. Trong chọn giống Trong chọn giống, đặc biệt là chọn giống cây trồng, người ta đã sử dụngcác đột biến tự nhiên nhưng không nhiều vì những đột biến này chỉ chiếm tỉ lệrất nhỏ từ 0,1- 0,2%. Từ những năm đầu thế kỷ XX, người ta đã gây đột biến nhân tạo bằng cáctác 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 58,7triệu ha. Trong số đó, cây đậu nành kháng thuốc diệt cỏ: 36,5 triệu ha; ngôkháng 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 từ1996-2002 là tính kháng thuốc diệt cỏ, đứng thứ 2 là tính kháng sâu bệnh. Trongnăm 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 thưbằng chuyển gen. Các virut này tấn công và phá hủy các tế bào ung thư phổi vàruột 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 lênADN 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 sảnphẩm sinh học, các chủng vi sinh vật mới, tạo ra các giống cây trồng và động vậtbiến đổi gen. 18
  18. 18. Đa dạng sinh học 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 thểtruyền từ vi khuẩn hoặc virus. + Khâu 2: tạo ADN tái tổ hợp (còn được gọi là ADN lai). ADN của tế bàocho và phân tử ADN làm thể truyền được cắt ở vị trí xác định nhờ các enzim cắtchuyên biệt, ngay lập tức, ghép đoạn ADN của tế bào cho vào ADN làm thểtruyền nhờ enzim nối. + Khâu 3: chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào nhận, tạo điều kiện cho genđã 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 sinhhọc (axit amin, prôtêin, vitamin, enzim, hoocmôn, kháng sinh…) với số lượnglớn và giá thành rẻ. Ngày nay, người ta đã cấy gen tổng hợp kháng sinh của xạ khuẩn vàonhững chủng vi khuẩn dễ nuôi và sinh sản nhanh như E.coli góp phần nâng caohiệu qủa sản xuất các chất kháng sinh. Một thành tựu nổi bật trong thập niên 80 của thế kỷ XX là dùng chủngE.coli được cấy gen mã hoá hoocmôn insulin ở người trong sản xuất, vì vậy giáthành 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 lượngdinh dưỡng cao, kháng sâu bệnh, thời gian sinh trưởng ngắn,…đã được đưa vàocây trồng. 19
  19. 19. Đa dạng sinh học 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 tìnhtrạng thiếu vitamin của hơn 100 triệu trẻ em trên thế giới; chuyển gen khángvirut 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, ... vàomột 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 bội10-20%. Dưa chuột, dưa hấu tam bội không hạt cho năng suất cao, quả to. Raumuống tứ bội cho sản lượng gấp đôi dạng lượng bội. Gây đa bội còn làm tănghàm 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 thànhgiống 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 MT1chín sớm, cây thấp và cứng, chịu phèn, chịu chua, năng suất tăng 15-25% so vớidạng 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 chohiệu quả tiêu thụ thức ăn cao hơn, hàm lượng mỡ ít hơn lợn bình thường. Đãchuyển được gen xác định mùi sữa ở người vào tế bào phôi bò cái làm cho sữabò có mùi sữa người và dễ tiêu hóa dùng để nuôi trẻ trong vòng 6 tháng tuổi. Đãchuyển được gen tổng hợp hoomôn sinh trưởng và gen chịu lạnh từ cá Bắc Cựcvào cá hồi và cá chép. Đến nay, động vật biến đổi gen chủ yếu dùng trong nghiên cứu sự biểuhiện của một số gen và sản xuất thử nghiệm một số prôtêin có giá trị cao. 20
  20. 20. Đa dạng sinh học 3.2.3. Mặt trái của việc ứng dụng công nghệ gen để sản xuất các sinhvật biến đổi gen GMO (Genetically modified organism") Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự gia tăng dân số, đồng nghĩa với nhucầu của con người cũng ngày càng lớn. Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu ngày càngcao đó, việc áp dụng khoa học kỹ thuật, điển hình công nghệ gen vào trong sảnxuất nông nghiệp đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, các sản phẩm biến đổi gen nàycũng 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 làmhư 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 lúaDT10, nếp thơm TK106,…., các giống lúa tẻ cho gạo có mùi thơm như támthơm 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 địnhtổng hợp vitamin A, gen BT quy định khả năng kháng sâu đục thân, gen quyđịnh hàm lượng nguyên tố vi lượng sắt, gen quy định hạt gạo có màu hồng vào 2giống 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 líđột biến giống đậu tương DT74 có thời gian sinh trưởng rất ngắn (trong vụxuân: 96 ngày, vụ hè: 87 ngày), chống đổ và chịu rét tốt, hạt to, màu vàng. 21
  21. 21. Đa dạng sinh học + Ở lạc: giống lạc V79 được tạo ra bằng chiếu xạ tia X vào hạt giống lạcbạch 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 nhiêncủa 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 vớigiống lúa đột biến A20. Giống lúa DT21 (năm 2002) được tạo ra bằng lai giữa giống lúa nếp 415với 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 gianrất dài và kinh phí rất lớn nên người ta thường cải tiến giống địa phương, nuôithích nghi hoặc tạo giống ưu thế lai. Ngoài ra người ta còn dùng công nghệ gen để phát hiện sớm giới tính củaphôi (7 ngày sau khi thụ tinh), giúp cho người chăn nuôi bò sữa chỉ cấy các phôicái, 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 sữacao nhất, tiếp đó là kiểu gen AB, thấp nhất là kiểu gen AA. Nhờ đó, đã chọnnhanh và chính xác những con bò làm giống. 22
  22. 22. Đa dạng sinh học 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 đảmbảo sự sinh sản, chịu đựng bệnh tật và khả năng thích nghi với các điều kiện môitrường luôn luôn thay đổi. Đa dạng di truyền trong một loài thường được thểhiện qua bản chất của sự sinh sản trong quần thể. Các cá thể trong quần thểthường khác nhau về di truyền với các quần thể khác. Điều này thể hiện quanhững biến đổi di truyền trong hay giữa các quần thể. Đó là các thành phần củaaxit nucleic, cấu tạo của mã di truyền. Những biến đổi mới xuất hiện trong cáccá thể do sự đột biến gen hay thể nhiễm sắc và trong các cơ thể do sự sinh sảnhữu tính có thể lan rộng ra quần thể bởi sự tái tổ hợp. Một loại đa dạng di truyềnkhác được xác định ở tất cả mức độ của cơ thể bao gồm số ADN trong tế bàotrong cấu trúc và số thể nhiễm sắc. Nguồn biến đổi di truyền này có mặt trong quần thể lai chéo đã tác độnglên quần thể đó bằng sự chọn lọc cách sống khác nhau nhờ sự biến đổi tần sốgen trong vốn gen đó và điều đó là tương đương với sự tiến hóa quần thể. Đặcđiểm biến đổi gen là rõ nét: có thể tạo ra sự biến đổi tiến hóa tự nhiên và chọnlọc nhân tạo do quá trình nuôi trồng. Chỉ có một phần nhỏ (ít hơn 1%) nguyênliệu 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 nhỏvề các gen của nó. Những đơn vị của thể nhiễm sắc được mã hóa đối với nhữngprotein đặc biệt. Sự sai khác nhỏ đó của gen được coi như những allen và các sựkhác nhau tăng lên do đột biến tức là sự thay đổi ADN. Những biến đổi của cácallen của một gen có thể tạo ra những dạng protein mà chúng khác về cấu trúcvà chức năng và đến lượt mình sự khác nhau đó sẽ được thể hiện qua tính chấtphát triển và sinh lý học của từng cá thể. Những biến đổi di truyền tăng lên khicon cháu nhận sự tái tổ hợp gen và thể nhiễm sắc từ bố mẹ của chúng qua sự táitổ hợp gen qua sinh sản hữu tính. Các gen có sự trao đổi giữa các thể nhiễm sắc 23
  23. 23. Đa dạng sinh họcvà được sắp xếp lại trong khi lai chúng được thực hiện trong phân chia tế bào cótơ meiotic và sự tái tổ hợp mới được tạo ra khi các giao tử từ bố mẹ hợp nhất đểtạo 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 sựtổ 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 choquần thể, trong khi đó tổ hợp allen của bất kỳ cá thể nào trong quần thể sẽ tạo racác kiểu nhân của nó. Trong các môi trường đặc biệt các kiểu nhân cho ra cáckiểu 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, cònmàu mắt, nhóm máu,… là do kiểu gen. Sự biến đổi gen trong quần xã được đobằng: - 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 cáthể thực vật, động vật, nấm, và vi sinh vật. Đa dạng di truyền tồn tại trong mộtloài và giữa các loài khác nhau . Đa dạng di truyền là sự đa dạng về thành phần gen giữa các cá thể trongcùng một loài và giữa các loài khác nhau; là sự đa dạng về gen có thể di truyềnđược 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 truyềntrong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã. Xét cho cùng, đa 24
  24. 24. Đa dạng sinh họcdạng di truyền chính là sự biến dị của sự tổ hợp trình tự của bốn cặp bazơ cơbản, 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 đượcnhờ chọn lọc. Mức độ sống sót của các biến dị khác nhau dẫn đến tần suất khácnhau của các gen trong tập hợp gen. Điều này cũng tương tự trong tiến hoá củaquần thể. Như vậy, tầm quan trọng của biến dị gen là rất rõ ràng: nó tạo ra sựthay 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 sinhvật bậc cao là được biểu hiện ra ngoài thành các tính trạng kiểu hình hoặc chứcnăng của sinh vật; vai trò của những ADN còn lại và tầm quan trọng của cácbiến 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 khôngcó đóng góp đối với toàn bộ đa dạng di truyền. Đặc biệt, những gen kiểm soátquá trình sinh hóa cơ bản, được duy trì bền vững ở các đơn vị phân loại khácnhau và thường ít có biến dị, mặc dù những biến dị này nếu có sẽ ảnh hưởngnhiều đến tính đa dạng của sinh vật. Đối với các gen duy trì sự tồn tại của cácgen khác cũng tương tự như vậy. Hơn nữa, một số lớn các biến dị phân tử tronghệ thống miễn dịch của động vật có vú được quy định bởi một số lượng nhỏ cácgen 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 lệcác locus mang 2 alen) ở loài động vật không xương sống lớn hơn động vật cóxương sống. Lí do chính là nhiều nhóm cá thể phức tạp sống có xu hướng chianhỏ quần thể hơn và những quần thể lớn hơn là một tổ hợp. Những quần thể lớnsự biến đổi di truyền lớn hơn quần thể nhỏ. 25
  25. 25. Đa dạng sinh học 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 khácnhau do các mô hình lịch sử và đời sống đã tạo ra các dòng gen và độ lớn củaquần thể khác nhau. Tổng số dị hợp tử trong các loài bao gồm 2 thành phần: Sự khác nhau vềgen giữa các cá thể trong quần thể và sự khác nhau giữa các quần thể. Số đothông thường đã sử dụng về sự khác nhau trong quần thể là Fst, tỉ số của dị hợptử khác nhau giữa các quần thể. Giá trị trung bình của Fst là lớn nhất đối với mộtsố động vật thân mềm, lưỡng cư, bò sát và động vật có vú; hầu hết các loài trongcác nhóm đó cho thấy con số đáng kể của những quần thể bị phân chia. Khoảng25 – 30% trung bình số loài thay đổi là do sự di truyền khác nhau trong quầnthể. Cho dù trị số Fst là khác nhau lớn, sự sắp xếp từ 0,0 (không có sự thay đổitrong quần thể) cho gần đến 1,0. Mặt khác ở chim và côn trùng cho thấy sự thayđổi nhỏ trong quần thể, có thể dự đoán mức độ cao ở dòng gen giữa chúng. Giátrị trung bình chỉ 1 – 10% của tổng số biến đổi của lòai chim hoặc loài côn trùnglà đặc tính gây ra sự khác nhau trong quần thể. Do đó sự hiểu biết về sự phân bốđịa lý của sự đa dạng gen là điều cần thiết đối với các nhà quản lý phải đối mặtvới 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 ditruyền 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). Ởthực vật tự thụ phấn cho thấy mức độ khác nhau vể mặt di truyền trong quần thểcao hơn những loài tạp giao trong sinh sản hoặc các loài cùng giao phối. Sự 26
  26. 26. Đa dạng sinh họcphân bố về địa lý của các loài thực vật cũng là một thông số quan trọng điềukhiển tính đa dạng gen trong và giữa các quần thể. Các loài thực vật với khuphân bố nhỏ thì sự thay đổi di truyền trong quần thể là trung bình và nhỏ hơnquần thể phân bố hẹp, quần thể mức độ vùng hoặc quần thể phân bố rộng. Tầmquan 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 gentrong 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 sựgiảm mức độ biến đổi gen, điều này có thể gây ra sâu bệnh hoặc giảm sự sinhsản. Chẳng hạn tính chống chịu của nấm mốc sương trong hạt kê không xuấthiện trong trồng trọt nhưng đã tìm thấy có liên quan với những chủng hoang dạiở 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 dãynúi Andơ thuộc Nam Mỹ. Sự đa dạng gen ở những loài hoang dại đã liên quanđến thực vật bản xứ phải duy trì có thể sử dụng và để cải tạo những đặc tính ởcác 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 thựcvật và động vật không thể ước tính chính xác trong cùng một lúc mặc dù đã biếtchắc quy mô đa dạng ở nấm và vi sinh vật nói riêng là đáng kể. Thí dụ sự khácnhau về mặt di truyền đã chứng minh trong những loài vi sinh vật đơn lẻ nhưChlamydomonas reinhardtii với ít nhất 159 dòng biến đổi, Neurospora crassatrên 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
  27. 27. Đa dạng sinh học 2. ĐA DẠNG GEN TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM Theo đánh giá của Jucovki (1970), Việt Nam là một trong 12 trung tâmnguồn gốc giống cây trồng của thế giới. Mức độ đa dạng sinh học của hệ thựcvật 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 nhómcác loài cây trồng khác nhau, với tổng số trên 800 loài cây trồng với hàng nghìngiống 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 đangchiếm vị trí chủ đạo đối với nhiều loại cây trồng. Trong đó nhóm giống câytrồng này có những giống đã được nông dân sử dụng và lưu truyền hàng nghìnnăm nay. - Các giống cây trồng mới: Là những giống cây trồng có khả năng chonăng 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 tạothành. Những năm gần đây các giống cây trồng được các nhà khoa học chọn lọcvà lai tạo mới cũng như các loại giống cây trồng được nhập nội, trước khi đưa rasản xuất rộng rãi, được hội đồng khoa học Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nôngthôn xem xét công nhận. - Các giống cây trồng được nông dân ở các tỉnh biên giới trao đổi vớinhau qua biên giới hoặc mua bán qua đường tiểu ngạch. Hiện nay, Ngân hànggen cây trồng Quốc gia đang bảo tồn 12.300 giống của 115 loài cây trồng. Đâylà tài sản quý của đất nước, phần lớn không còn trong sản xuất và trong tự nhiênnữa. Một bộ phận quan trọng của số giống này là nguồn gen bản địa với nhiềuđặc 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 đượcchăn 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
  28. 28. Đa dạng sinh họcngan, (3 giống nội), 5 giống ngỗng (2 giống nội), 5 giống dê (2 giống nội), 3giống trâu (2 giống nội), 1 giống cừu, 4 giống thỏ (2 giống nội), 3 giống ngựa (2giống nội), bồ câu, hươu và nai (có khoảng 10 ngàn con hươu nai được nuôitrong 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. Riêngkiểu gen cây lúa (Oryza saltivaI) có đến hàng trăm kiểu hình (Phenotype) khácnhau, thể hiện ở gần 400 giống lúa khác nhau. Các kiểu gen ở Việt Nam thường có nhiều biến dị, đột biến. Trong đó cónhững biến dị xảy ra dưới tác động của các yếu tố tự nhiên ( sấm, chớp, bứcxạ…), có những đột biến xảy ra do những tác nhân nhân tạo. Đây là một trongnhững nguồn tạo giống mới.DDSH gen ở Việt Nam chứa đựng khả năng chốngchịu 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
  29. 29. Đa dạng sinh học 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, bộnông 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 dạngcủa gen khi chưa biết trước những sản phẩm đó có gây hại cho con người haykhông thì con người đã và đang tiêu diệt rất nhiều loài động vật và thực vật trêntrái đất này. Trong thế kỷ 20, loài người đã tiêu diệt khoảng 700 loài động thựcvật. 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 1loài. 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% đến50% số loài trên Trái Đất. Suy thoái đa dạng sinh học làm cho loài người mất dần các nguồn tàinguyên quý giá ( lương thực, thực phẩm, dược liệu, nguyên vật liệu, gen, tiệnnghi môi trường….) đồng thời phải chống chịu với các tai biến sinh thái ngàycàng tăng (dịch bệnh gia súc, dịch hại cây trồng…) do mất cân bằng sinh thái. 30
  30. 30. Đa dạng sinh học Suy thoái sinh học ở Việt Nam đến nay là rất đáng ngại. trong vòngkhoảng 10 năm cuối thế kỷ 20, trên 700 loài động, thực vật Việt Nam đã biếnmất hoặc bị đẩy vào tình trạng nguy hiểm, trong đó có hầu hết các giống loài cógiá 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 tuyệtchủng thì chúng ta phải có những hình thức để bảo tồn các nguồn gen quý giá đểlưu giữ cho các thế hệ mai sau. Bảo tồn sự đa dạng và di truyền là điều vô cùng quan trọng để giữ vữngvà cải thiện năng suất, phẩm chất các sản phẩm của hầu hết các cây trồng trọt 31
  31. 31. Đa dạng sinh họcvật chăn nuôi, thủy sản và lâm nghiệp. Theo báo cáo của tổ chức FAO và môitrường cho thấy: “Các đặc tính ưu tú về di truyền của các giống cây trồng, câylàm thuốc, các loài gia súc, gia cầm, các loài thủy sinh và các vi sinh vật kể cả ởdạng đã được thuần chủng và dạng hoang dại vô cùng cần thiết đối với cácchương trình chọn giống để tăng năng suất, cải thiện phẩm chất, tạo tính khángsâu bệnh, tạo sự thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau và nhiều đặctính tốt”. Hiện nay, mọi người đều đồng ý rằng sự mất mát cây trồng diễn ra trongmấy chục năm qua là thật khủng khiếp, quá trình xói mòn di truyền dường nhưcòn sẽ tiếp tục diễn ra với tốc độ nhanh hơn trong tương lai. Ví dụ như trongvòng 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 cầnsự 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 nhằmđảm bảo an toàn cho các loài và các kho dự trữ gen như xây dựng và duy trìnhững khu vực bảo vệ, những chiến lược tổng thể kết hợp được các hoạt độngkinh tế với hoạt động bảo vệ trên toàn khu vực. Các chính phủ thường quyhoạch những vùng có tầm quan trọng đặc biệt về tính đa dạng sinh học thànhnhững Khu bảo tồn đa dạng sinh học. Bảo tồn đa dạng sinh học ở tất cả các mứcđộ là duy trì một cách cơ bản các quần thể của các loài có thể thực hiện đượchoặc các quần thể xác định được. Như vậy có thể hoặc là bảo vệ nguyên vị hoặcbảo 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 vùngxuất xứ, hay nói cách khác là bảo vệ trong tự nhiên hoang dại của chúng. 32
  32. 32. Đa dạng sinh học Bảo tồn In situ là một hệ thống hoạt động vì nó cho phép các động lựctiến hóa tác động lên vật liệu bảo quản. Bảo tồn In situ liên quan nhiều đến địađiểm hơn là đến từng loài, cho nên đối tượng bảo tồn gồm cả các loài đã đượcxác định và chưa được xác định. Trong bảo tồn In situ chúng ta cần có các kiếnthức về phạm vi môi trường sinh sống, về độ phong phú các loài và biến độngquần thể. Bảo tồn In situ cho phép chúng ta nghiên cứu về loài trong phạm vi môitrường tự nhiên của chúng. Nó cũng là nguồn dự trữ tự nhiên của nguồn tàinguyên di truyền thực vật, trong đó rất nhiều loài chưa được xác định nhưng cóthể 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 cảnhững 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 naytrên thế giới. Cách bảo vệ này hiệu quả hơn vì nó cho phép các quần thể tiếp tụcthích 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 xứcủa chúng. Vườn thực vật, kho lạnh, ngân hàng gen, tập đoàn đồng ruộng… lànhững phương tiện phục vụ cho bảo tồn Ex situ. Nhiều loài sinh vật có thể bảo tồn bằng cách nuôi trồng hay nuôi trongchuồng. Cây cỏ cũng có thể bảo vệ trong ngân hàng hạt giống và các sưu tậpgermplasm. 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 hiệnnay chỉ có thể thực hiện được với một tỉ lệ rất nhỏ vì rất tốn kém. 33
  33. 33. Đa dạng sinh học 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 làphương pháp được tồn tại từ rất lâu đời, vai trò bảo tồn nguồn gen chủ yếu là donhân 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 tínhnông sinh học quý đang tồn tại trong các trang trại của nông dân như: 400 giốnglúa 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 lúachịu mặn ở các tỉnh phía Bắc: Cườm, Bầu, Chiêm Đá mà chưa giống mới nào cóthể thay thế được; Các loại cây có giá trị: hồi, quế… được gây trồng từ hàngtrăm năm nay tại địa phương và vẫn được bảo vệ nguyên vẹn và phát triển rộngrãi. Trong lâm nghiệp một số loài cây có giá trị như Quế, hồi, dẻ Cao Bằng… đãđược nhân dân địa phương gây trồng tại chỗ từ hàng trăm năm nay và nguồn tàinguyên di truyền không chỉ được bảo vệ nguyên vẹn mà còn được phát triểnrộng rãi ra các địa phương khác. Các giống mới cải tiến vì cần đầu tư cao và đắt đỏ chỉ thích hợp cho cácvùng 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 nhiềuloài cây có giá trị kinh tế nhất là đối với nền kinh tế địa phương khó có thể thaythế bằng giống mới cải tiến. Ví dụ như các cây lương thực phụ, các loài rau, câyăn quả địa phương như vải thiều Thanh Hà, nhãn lồng Hưng Yên, bưởi ĐonHùng, quýt Bắc Giang…Những loài cây này có thể đã là những cây được nhândân gieo trồng, nhưng cũng có thể là những loài mọc tự nhiên nhưng được cảcộng đồng bảo vệ, khai thác sử dụng. 34
  34. 34. Đa dạng sinh học 2.2. Ngân hàng gen hạt giống Ngân hàng gen hạt giống là những bộ sưu tập hạt giống thu lượm từ cáccây hoang dại và cây trồng. Hạt được lưu giữ trong điều kiện lạnh và khô trongmột thời gian dài, sau đó lại cho nảy mầm. Hiện nay có hơn 50 ngân hàng hạtgiống trên thế giới. Tuy nhiên kiểu bảo tồn này nhiều lúc cũng gặp khó khănnhất định như mất điện, hỏng thiết bị…có thể xảy ra bất ngờ. Kể cả khi được giữlạnh thì hạt cũng dần dần mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lượng quá lâuvà do tích tụ các biến đổi nguy hại. Có thể thấy phương pháp này có những điểmchính cần chú ý sau: * Hình thức lưu giữ: Lưu giữ ex-situ quỹ gen của các loài cây có hạtgiống 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 đặcbiệt 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 genđang lưu giữ. Tuy nhiên trong điều kiện trang thiết bị hiện tại ở ngân hàng genquốc gia, việc nhân lại nguồn gen được tiến hành sau khi lưu giữ 7 - 10 năm (đốivới 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 tínhdi truyền của nguồn gen, bảo tồn 1 lượng lớn nguồn gen, có tính an toàn cao vàthuận lợi cho việc quản lý và cung ứng. * Nhược điểm: Nguồn gen không tiến hoá trong tự nhiên, chịu ảnh hưởngđiều kiện thiết bị, điện, mất khả năng nảy mầm do dự trữ năng lượng quá lâu. 35
  35. 35. Đa dạng sinh học * Số lượng nguồn gen đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngânhàng 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 trồngđịnh kỳ, chăm sóc và thu hoạch hạt giống mới để cất giữ. Cho đến nay hơn 2 triệubộ sưu tập hạt giống đã có mặt trong các ngân hàng hạt giống nông nghiệp. Tuynhiên những cây trồng có ý nghĩa khác cho từng khu vực như cây dược liệu, câylấy sợi…vẫn chưa được lưu giữ trong các ngân hàng này. Họ hàng hoang dại củacác loại cây trồng vẫn chưa được tập hợp đầy đủ trong các ngân hàng hạt giốngmặc 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 làkhông thể tồn tại hoặc không thể chịu đưng được các điều kiện nhiệt độ thấp vàkết quả là không thể cất giữ trong các ngân hàng hạt giống. Các loại cây trồngnày có loài rất có giá trị như cao su, coca là không thể lưu giữ lâu. Phương phápcó thể lưu giữ các loài này chỉ bằng cách lưu giữ phôi sau khi đã loại bỏ vỏ áongoài của hạt, nội nhũ và các mô khác. Một số loài cũng được duy trì bằngphương pháp nuôi cấy mô trong những điều kiện có khống chế hoặc chúngđược nhân giống bằng cắt chiết từ cây mẹ. Khoảng 60 – 70% các loài thực vật tái sinh và bảo tồn nòi giống của mìnhbằng phương thức tạo hạt hữu tính là có thể bảo quản hạt khô trong điều kiệnlạnh – nhóm cây có hạt “orthodox”. Khi được làm khô, độ ẩm 5 – 7% hạt có thểkéo dài sự sống lâu trong kho lạnh. Theo lý thuyết thì có thể bảo toàn sức sốngcủa hạt tùy theo loài cây trên hàng trăm năm. Các kho bảo quản hạt vì thế sớmđược 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 cónhững trang thiết bị và kỹ thuật phù hợp. Tương ứng, các tập đòan hạt được giữtrong các điều kiện ngắn, trung và dài hạn còn được gọi là những tập đoàn côngtác, họat động và cơ bản. 36
  36. 36. Đa dạng sinh học 2.3. Ngân hàng gen đồng ruộng Đây là thuật ngữ chỉ các tập đoàn thực vật sống được duy trì ngoài khu cưtrú 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 chínhcần 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 thíchnghi với sấy khô và bảo quản lạnh, các loài cây có hạt “orthodox” và cây sinhsản vô tính khi chưa thiết lập được các ngân hàng hạt giống và in vitro thíchhợp. * Phương pháp: Đối với cây hàng năm: Bảo tồn Ex-situ nếu ngân hàng gen đồng ruộngkhông phải tại nơi xuất xứ của loài cây cần bảo tồn, In-situ nếu ngân hàng genđồng 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 tạicác cơ quan nghiên cứu khoa học hoặc các địa phương; Bảo tồn In situ tại vườngia 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 điềukiện sinh thái bất lợi đối với nguồn gen và các giai đoạn sinh trưởng phát triểncủa cây trồng; làm giảm nguy cơ xói mòn nguồn gen trong tự nhiên. 37
  37. 37. Đa dạng sinh học - Nhược điểm: Chi phí tốn kém, hạn chế sự tiến hoá tự nhiên của nguồngen; nguy cơ xói mòn nguồn gen trong quá trình bảo quản do sâu bệnh và cácđiều kiện sinh thái bất lợi. + Bảo tồn in - situ: - Ưu điểm: Bảo đảm được quá trình tiến hoá tự nhiên của nguồn gen; hiệuquả khai thác sử dụng cao. - Nhược điểm: Chỉ bảo đảm áp dụng được đối với các nguồn gen đang cólợi ích cộng đồng; đòi hỏi phải thường xuyên nâng cao năng lực và ý thức củacộng đồng. * Số lượng nguồn gen đang được lưu giữ: Đến đầu năm 2003 Ngânhàng 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 câylưu niên. 38
  38. 38. Đa dạng sinh học 2.4. Ngân hàng gen invitro Đây là tập đoàn các vật liệu di truyền được bảo quản trong môi trườngdinh 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 hoặcngừng 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 tạovà nhân giống, hạt giống và ngân hàng ADN. - Các loài cây khó bảo quản trong Ngân hàng gen hạt giống và Ngânhàng gen đồng ruộng. * Phương pháp: - Lưu giữ trong ống nghiệm các cơ quan, mô hoặc tế bào bằng kỹ thuậtnuôi cấy mô nhằm duy trì nguồn gen dưới hình thức sinh trưởng chậm (phươngpháp 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 câyđồng nhất với số lượng lớn. - Với phương pháp bảo quản siêu lạnh có thể bảo quản được lâu dài vớisố lượng lớn và độ ổn định. - Hạn chế khả năng mất nguồn gen, nhất là các nguồn gen có nguy cơ xói 39
  39. 39. Đa dạng sinh họcmòn 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 giữkhoai Môn - Sọ. Có 3 loại kho bảo quản in vitro – ngắn, trung và dài hạn. Tùy theo nhucầu bảo quản mà tốc độ sinh trưởng của vật liệu được làm giảm với mức độkhác nhau. Bảo quản ngắn hạn vật liệu là để cung cấp cho các nhu cầu chọn, tạogiống 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 kểbằng cách để ở điều kiện nhiệt độ và ánh sáng thấp hoặc làm giảm nồng độ oxytiếp cận vật liệu. Bằng phương này có thể kéo dài thời gian cần cấy chuyển vànhư vậy làm giảm một cách đáng kể các chi phí cần thiết và nguy cơ phát sinhbiến dị sinh dưỡng. Bảo quản trong hoặc trên mặt nitơ lỏng (1560C) là phươngpháp bảo quản dài hạn. Ở nhiệt độ đó các phản ứng sinh hóa của vật liệu bị làmngưng đọng hoàn toàn và vì thế loại trừ được khả năng xảy ra biến dị sinhdưỡng. Tuy nhiên trong bảo quản đông lạnh sức sống và khả năng tái sinh của vậtliệu lại là vấn đề cần quan tâm. Trong quá trình tái sinh cũng có thể xảy ra nhữngbiến 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 thếtùy mỗi trường hợp cụ thể mà lựa chọn giải pháp thích hợp nhất, có thể phải làkết hợp của nhiều giải pháp. 3. BẢO TỒN GEN ĐỘNG VẬT HOANG DÃ Ở VIỆT NAM 40
  40. 40. Đa dạng sinh học Hiện đã có 275 loài và phân loài thú, 1026 loài và phân loài chim, 500loài cá nước ngọt, khoảng 2000 loài cá biển... đã được nhận biết và còn nhiềuloài động thực vật khác chưa được sưu tập, chứng tỏ nước ta là một trong nhữngnước có tính đa dạng sinh học cao.Với 2 hình thức bảo tồn (nguyên vị và chuyểnvi) và các chương trình bảo tồn các loại thú cụ thể chứng tỏ công tác bảo tồnnguồn gen động vật hoang dã đã được chú trọng. Tuy nhiên để bảo vệ đượcnguồn gen động vật hoang dã sự cần thiết phải có mối liên hệ chặt chẽ giữa cácnhà khoa học, quản lý, dân cư địa phương và ở chính vườn Quốc gia và Khu bảotồn, nơi đang lưu giữ các nguồn gen quí hiếm này. Chính phủ Việt Nam đã quan tâm đến việc bảo vệ nguồn gen động vậthoang dã, bảo vệ đa dạng sinh học. Năm 1962, Vườn Quốc gia đầu tiên đượcthành lập. Đó là Vườn Quốc gia Cúc Phương. Tháng 11/1997, Bộ nông nghiệpvà phát triển nông thôn (NN&PTNT) đã có báo cáo Chính phủ xem xét và quyếtđịnh danh mục các khu rừng đặc dụng ở Việt Nam gồm 101 khu, với tổng diệntích là 2 297 500 ha. Hệ thống rừng đặc dụng này được xây dựng nhằm bảo vệcác hệ sinh thái rừng, bảo vệ các nguồn gen động, thực vật, nhất là các loài độngvật, thực vật quí hiếm và các loài có nguy cơ bị tiêu diệt. Đến nay, khi xem xétlại danh mục các khu rừng đặc dụng thì thấy còn một số hệ sinh thái điển hìnhcòn nằm ngoài hệ thống này. Một số khu có diện tích còn nhỏ chưa đủ rộng đểbảo vệ và bảo đảm sinh sống cho một số loài thú, nhất là một số loài thú lớn cầncó nơi kiếm ăn rộng hơn như hổ, tê giác, bò xám, bò rừng,voi. Trong số nhữngKhu bảo tồn có một số khu đặc biệt như Vườn Quốc gia Chàm Chim ở tỉnhĐồng Tháp để bảo vệ loài sếu cổ trụi và Khu bảo vệ Xuân Thủy ở cửa sôngHồng bảo vệ các loài chim nước di cư. Đây là khu bảo vệ Ramsar đầu tiên ởViệt Nam cũng như trong vùng Đông Nam Á. 41

×