31

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ
TRONG CHỌN GIỐNG BẠCH ĐÀN

Trần Hồ Quang, Trần Thanh Trăng
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

TÓM TẮT
Chỉ thị phân tử (RFLP, AFLP, RAPD, Microsatellite) đã được sử dụng trong chọn giống bạch đàn và thu
được nhiều kết quả khả quan trên một số hướng chính sau (1) xác định cây cá thể, con lai, (2) đánh giá cấu
trúc di truyền quần thể chọn giống, (3) chọn giống dựa trên chỉ thị phân tử cho các tính trạng có giá trị kinh
tế (kháng sâu, bệnh, kháng hạn, kháng lạnh v v ). Trong việc xác định con lai, với 6 chỉ thị microsatellite
người ta đã xác định được 22% con lai bạch đàn là không phải từ bố mẹ của chúng. Tỷ lệ giao phấn chéo
của bạch đàn Eucalyptus urophylla cũng đã được xác định bằng chỉ thị AFLP và RAPD. Kết quả nghiên cứu
này đã cho thấy bạch đàn E. urophylla có mức độ thụ phấn chéo khá cao (90%). Bằng việc thiếp lập bản đồ
di truyền liên kết bằng các chỉ thị RAPD, người ta đã xác định được gen kháng bệnh rỉ sắt (Puccinia psidii)
của cây bạch đàn E. grandis. Các chỉ thị phân tử đã và đang được tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng sẽ góp
phần làm tăng hiệu quả việc chọn giống cây rừng.
Từ khóa: Bạch đàn, chọn giống, chỉ thị phân tử, kháng bệnh

I. GIỚI THIỆU
Chi Bạch đàn (Eucalyptus) gồm 700 loài thuộc họ Myrtaceae (Brooker, 2000) là loài cây mọc nhanh có
nguồn gốc từ Úc và được phân bố rộng rãi ở các nước Papua New Guinea, Timor, Sulawesi, Nam Trung
Quốc, Việt Nam, Lào, Philippines trên nhiều dạng lập địa khác nhau.
Bạch đàn có 22 nhiễm sắc thể (2n = 22) (Potts và Wiltshire, 1997) và hệ gen có kích thước từ 370 – 700
triệu cặp bazơ (Million base pairs – Mbp) với kích cỡ trung bình là 650 Mbp (Grattapaglia và Bradshaw,
1994).
Bạch đàn cung cấp các sản phẩm gỗ cho ngành công nghiệp giấy, ván dăm và cho những nhu cầu sử
dụng của người dân. Cùng với keo - loài cây mọc nhanh khác - tại Việt Nam, bạch đàn là một trong những
nhóm loài quan trọng được gây trồng để cung cấp nguyên liệu cho sản xuất gỗ, giấy, xây dựng và đóng đồ

(E. grandis) tại Brazin. Bằng các tính toán của mình, các tác giả đã chỉ ra rằng, với 1 chỉ thị microsatellite có
thể phân biệt được 43% cá thể trong quần thể; với 2 chỉ thị microsatellite thì có thể phân biệt được 95% và
khi tăng lên 3 chỉ thị microsatellite thì tất cả các cá thể trong quần thể đều phân biệt được.
Hiện nay, bằng kỹ thuật lai giống khống chế, nhiều tổ hợp lai trong và khác loài bạch đàn đã chứng tỏ
năng suất và chất lượng của các con lai đều vượt trội so với bố mẹ và đã được công nhận (Lê Đình Khả và
cộng sự, 2003). Tuy nhiên lai giống khống chế là một quá trình bao gồm nhiều bước như thu hạt phấn từ
cây đơn lẻ, khử hoa đực, thụ phấn, chụp bao cách ly vv. Các bước này đòi hỏi tỷ mỷ để tránh nhầm lẫn,
nhất là nhầm lẫn về nguồn hạt phấn lạ. Bằng việc sử dụng 6 chỉ thị vi vệ tinh (microsatellite), Cupertino và
cộng sự (2009) đã phát hiện trong số 305 con lai của 14 tổ hợp lai bạch đàn trong loài và khác loài, 22% con
lai không phải từ bố mẹ chúng và tỷ lệ này biến động từ 4,5% (E. dunni-grandis x E. urophylla-globulus) đến
72,7% (E. urophylla x E. urophylla-globulus). Điều này cho thấy chỉ thị phân tử rất có hiệu quả trong việc
giảm thiểu những rủi ro có thể xẩy ra trong lai giống cây rừng.
2.2. Đánh giá cấu trúc di truyền quần thể chọn giống (Population structure)
Quần thể chọn giống (vườn giống, rừng giống, khảo nghiệm hậu thế, vv) là một phần quan trọng trong
cải thiện giống cây rừng. Đây là nơi tập hợp nhiều nguồn vật liệu giống và có mức độ đa dạng di truyền cần
thiết (White và cộng sự, 2007). Do vậy việc đánh giá đa dạng và cấu trúc di truyền quần thể chọn giống là
việc làm cần thiết. Các chỉ tiêu để đánh giá chủ yếu là mức độ biến dị di truyền, mức độ giao phấn chéo, mối
quan hệ họ hàng của các nguồn vật liệu giống trong quần thể.
Mức độ biến dị di truyền được xác định thông qua việc đánh giá tần số các alen trong quần thể (Na),
mức độ dị hợp tử mong đợi (He), mức độ nội phối (Fis) v v Bằng việc sử dụng 6 chỉ thị microsatellite, mức
độ biến dị di truyền của vườn giống bạch đàn E. urophylla tại Ba Vì sau 2 lần tỉa thưa đã được xác định
(Trần Hồ Quang và cộng sự, 2009). Kết quả cho thấy mức độ đa dạng di truyền của vườn giống khá cao He
= 0.88 và mức độ nội phối thấp (Fis  0,125) . Điều này cho thấy vườn giống này sau khi tỉa thưa vẫn giữ
được nền tảng di truyền rộng và đa dạng. Do đó hạt giống được tạo ra từ vườn giống này có mức độ đa
dạng di truyền cao.
Mức độ giao phấn chéo của vườn giống bạch đàn E. urophylla cũng đã được xác định bằng các chỉ thị
AFLP & RAPD (Gaiotto và cộng sự, 1997) hay chỉ thị microsatellite cho bạch đàn Eucalyptus morrisbyi
(Jones và cộng sự, 2005) vv. Các kết quả nghiên cứu trên đều cho thấy mức độ giao phấn chéo của bạch
đàn là khá cao: t
m

tâm nghiên cứu.
Brondani và cộng sự (1998) thuộc khoa Tế bào học của trường Đại học Brasilia (Brazil) đã nghiên cứu
phát triển lập bản đồ liên kết sử dụng chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat) cho Bạch đàn Eucalyptus
grandis và E. urophylla. Nghiên cứu này đã sử dụng một số lượng lớn các chỉ thị SSR cho bạch đàn và ghi
nhận rằng các chỉ thị SSR này chứa đựng rất nhiều thông tin hữu ích cho việc thiết lập bản đồ cũng như xác
định các đặc điểm cá thể một cách hoàn thiện. Họ đã xây dựng được một bộ bao gồm 20 chỉ thị SSR ký
hiệu từ EMBRA1 đến EMBRA20 (Eucalyptus microsatelites from Brazil) với tính đa hình cao khi sử dụng với
Bạch đàn E. grandis và E. urophylla. Cấu trúc DNA và kích thước của các đoạn mồi (bao gồm cả mồi xuôi
(forward) và mồi ngược (reverse) tương ứng cho 20 chỉ thị SSR trên được thể hiện ở bảng 1 trong
“Development, characterization and mapping of microsatelite markers in Eucalyptus grandis and E.
urophylla” (Brondani và cộng sự, 1998). Từ một nghiên cứu khác Brondani và cộng sự (2006), đã phát triển
được một bộ chỉ thị SSR mới, bao gồm 230 (ký hiệu với tiền tố EMBRA) cho bạch đàn. Từ 380 chỉ thị ban
đầu được nghiên cứu, có 230 chỉ thị thể hiện tính đa hình cao, có thể được dùng để giải thích cho các kiểu
gen và lập bản đồ gen liên kết. Trong số các chỉ thị SSR này, đã có 48 chỉ thị phát triển riêng cho E. globulus
(đặt tên là EMCRC), 8 chỉ thị phát triển cho E. nitens (ký hiệu EMEn), 8 chỉ thị cho E. sieberi (ký hiệu EMEs)
và 13 chỉ thị cho E. leucoxyon (ký hiệu EMEl). Gần đây đã có thêm 35 chỉ thị SSR được phát triển dựa vào
chuỗi DNA lục lạp (cpDNA) của E. globulus. Với 230 chỉ thị SSR (EMBRA), các tác giả đã xây dựng được
bản đồ liên kết của 243 vị trí (loci) từ 11 nhóm liên kết, bao phủ khoảng 90% bộ gen của bạch đàn
Eucalyptus, tương đương với 1568 cM và khoảng cách trung bình giữa các chỉ thị SSR là 8.4 cM.
Tại trường Đại học Tasmania, Úc, Bundock và cộng sự (2000) đã nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử
RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) và microsatellite để lập bản đồ liên kết cho cây Bạch đàn
Eucalyptus globulus. Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã sử dụng các chỉ thị SSR phát triển cho loài
Bạch đàn Eucalyptus urophylla và Eucalyptus grandis để lập bản đồ liên kết cho cây bạch đàn E. globulus.
Các chỉ thị microsatellite được sử dụng như EMBRA17, EMBRA18, EMBRA5, EMBRA12, EMBRA16,
EMCRC7, EMCRC6, CSIRO03, CSIRO10, CSIRO13 Kết quả nghiên cứu đã lập được các bản đồ liên kết
cho cả nhóm cây bố và cây mẹ. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các chỉ thị microsatellite phát triển cho
các loài bạch đàn có quan hệ gẫn gũi với nhau và có thể sử dụng để lập bản đồ liên kết.
Năm 2002, tại Mỹ, (Agrama và cộng sự.) công bố đã lập bản đồ gen liên kết cho Bạch đàn trắng
Eucalyptus camaldulensis bằng các chỉ thị phân tử RAPD, RFLP, và microsatellite cùng các dữ liệu phân ly
từ 92 cây con Bạch đàn trắng có quan hệ gần gũi với nhau. Các dữ liệu được phân tích mối liên kết sử dụng

lệ phân ly theo tính trạng kiểu hình trong gia đình. Kết quả quan sát đã khẳng định có gen điều khiển sự
kháng bệnh gỉ sắt và nhóm tác giả đã tìm ra được một gia đình (G38xG21) có tính trạng phân ly theo kiểu
hình tuân theo quy luật của Melden (tỷ lệ 1:1). Để xác định các chỉ thị phân tử liên quan đến đoạn gen
(locus) kháng bệnh, nhóm tác giả đã sử dụng 1000 cây con bạch đàn E. grandis của gia đình phân ly chuẩn
(G38xG21) và 980 mồi RAPD để phân tích bằng phương pháp BSA. Một bản đồ liên kết (giữa các chỉ thị
RADP và gen kháng bệnh gỉ sắt) được xây dựng xung quanh đoạn gen Ppr1 (gen kháng bệnh Puccina
psidii). Nhóm này bao gồm 6 chỉ thị RAPD với 1 cửa sổ gen dài 5 cM. Chỉ thị RAPD AT9/917 cùng phân ly
với gen Ppr1 mà không có sự tái tổ hợp nào trong tổng số 994 phân bào. Từ kết quả này các tác giả đã xây
dựng lên chỉ thị STS để nhận biết gen kháng bệnh gỉ sắt đối với bạch đàn Eucalyptus grandis.
Hiện chưa tìm được bất cứ công trình nghiên cứu nào công bố về ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn
tạo giống bạch đàn kháng bệnh ở Việt Nam. Tuy nhiên tiềm năng nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong
chọn tạo giống bạch đàn kháng bệnh ở Việt Nam là khả thi. Hiện Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đang
triển khai nghiên cứu đề tài: “Chọn tạo giống Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis) kháng bệnh đốm lá
(Cryptosporiopsis eucalypti) bằng chỉ thị phân tử” thuộc Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng
công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020. Cho đến nay nhóm
tác giả đã chọn được 10 dòng Bạch đàn trắng kháng bệnh và 10 dòng Bạch đàn trắng mẫn cảm với bệnh
đốm lá (Cryptosporiopsis eucalypti) tại hiện trường rừng trồng Bạch đàn ở các tỉnh Bình Dương và Đồng
Nai. Nhóm thực hiện cũng đã thu thập được các mẫu bệnh đốm lá từ 3 miền: bắc, trung, nam để nghiên cứu
về mối quan hệ di truyền của chúng. Kết qủa phân tích DNA của các mẫu bệnh cho thấy các mẫu bệnh thu
ở mỗi miền địa lý có mối quan hệ loài chặt chẽ với nhau và có sự phân hóa của các mẫu thu từ các vùng
khác nhau với độ biến động nhỏ (dưới 10%). Bên cạnh đó, nhóm thực hiện cũng đã lai được 10 tổ hợp lai
có kiểm soát giữa các dòng bạch đàn kháng bệnh và mẫn cảm với bệnh đốm lá, mở đầu cho việc nghiên
cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống Bạch đàn trắng kháng bệnh.

III. TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN GIỐNG CÂY RỪNG TẠI VIỆT NAM
Do đặc điểm cây rừng là những loài có thời gian sinh trưởng dài; vì thế, nghiên cứu ứng dụng chỉ thị
phân tử sẽ đóng góp rất hữu hiệu trong việc hỗ trợ phương pháp lai tạo và chọn giống truyền thống nhằm
35

nâng cao hiệu quả công tác phát triển giống cây rừng. Một số lĩnh vực mà chỉ thị phân tử có tiềm năng ứng

Gaiotto, F.A., Bramucci, M., Grattapaglia, D., 1997. Estimation of outcrossing rate in a breeding
population of Eucalyptus urophylla with dominant RAPD and AFLP markers. Theor. Appl. Genet. 95, 842-
849.
Grattapaglia, D., Bertolucci, F.L.G., Penchel, R., Sederoff, R.R., 1996. Genetic mapping of quantitative
trait loci controlling growth and wood quality traits in Eucalyptus grandis using a maternal half-sib family and
RAPD markers. Genetics 144, 1205-1214.
Grattapaglia, D., Bradshaw, H.D., 1994. Nuclear DNA content of commercially important Eucalyptus
species and hybrids. Canadian Journal of Forest Research 24, 1074-1078.
Iglesias-Trabado, G., Wilstermann, D., 2008. Eucalyptus universalis. Global cultivated eucalypt forests
map 2008 Version 1.0.1 In GIT Forestry Consulting’s EUCALYPTOLOGICS: Information resources on
Eucalyptus cultivation worldwide. . Retrieved from <> [Mar 29th 2009]
Jones, R.C., McKinnon, G.E., Potts, B.M., Vaillancourt, R.E., 2005. Genetic diversity and mating system
of an endangered tree Eucalyptus morrisbyi. Aust. J. Bot. 53, 367-377.
Junghans, D.T., Alfenas, A.C., Brommonschenkel, S.H., Oda, S., Mello, E.J., Grattapaglia, D., 2003.
Resistance to rust (Puccinia psidii Winter) in Eucalyptus: mode of inheritance and mapping of a major gene
with RAPD markers. Theor. Appl. Genet. 108, 175-180.
36

Keil, M., Griffin, A.R., 1994. Use of random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers in the
discrimination and verification of genotypes in Eucalyptus. . Theor. Appl. Genet. 89, 442–450.
Kha, L.D., Thinh, H.H., Cuong, N.V., 2003. Improvement of eucalypts for reforestation in Vietnam. in
Turnbull J (Ed.) Eucalypts in Asia. ACIAR Proceedings 111, 71-81.
Kirst, M., Cordeiro, C.M., Rezende, G., Grattapaglia, D., 2005. Power of microsatellite markers for
fingerprinting and parentage analysis in Eucalyptus grandis breeding populations. J. Hered. 96, 161-166.
Marques, C.M., Brondani, R.P.V., Grattapaglia, D., Sederoff, R., 2002. Conservation and synteny of SSR
loci and QTLs for vegetative propagation in four Eucalyptus species. Theor. Appl. Genet. 105, 474-478.
Ottewell, K.M., Donnellan, S.C., Moran, G.F., Paton, D.C., 2005. Multiplexed microsatellite markers for
the genetic analysis of Eucalyptus leucoxylon (Myrtaceae) and their utility for ecological and breeding studies
in other Eucalyptus species. J. Hered. 96, 445-451.
Potts, B.M., Wiltshire, R.J.E., 1997. Eucalyptus genetics and genecology. in Eucalyptus ecology:

Genetic markers (RFLP, AFLP, RAPD, Microsatellite) are using in Eucalyptus breeding and achieved in
following applications: (1) individual identifications, (2) population structures (3) and marker-assisted
selection for economical improtant traits (insect and disease resistance, drought resistance, cold resistance
37

etc.). In individual identification, by using 6 microsatellite markers, 22% hybrid progenies of Eucalypt did not
come from their parents. The outcrossing rate of Eucalyptus urophylla was identified by genetic markers
AFLP and RAPD. This result showed that E. urophylla had a high outcrossing rate (90%). By establishing
genetic maping using RAPD markers, the mode of inheritance of resistance, rust pathogen (Puccinia psidii)
in the Eucalyptus grandis, was identified. Genetic markers have been applied and increased the effects of
forestry tree breeding program.
Keywords: Breeding, disease resistance, Eucalyptus, genetic markers,