BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN QUỸ GEN
CÂY CAO SU BẰNG KỸ THUẬT RAPD – PCR

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Sinh viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC ĐỊNH
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 8/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN QUỸ GEN
CÂY CAO SU BẰNG KỸ THUẬT RAPD – PCR

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

ThS. Lê Thị Thùy Trang

Huỳnh Đức Định

TS. Bùi Minh Trí

Tháng 8/2009


LỜI CẢM ƠN
0B

Chương trình học tập của tôi tại trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh sẽ
không thể hoàn thành nếu không có nguồn động viên và giúp đỡ của gia đình và bạn bè,
sự tận tình chỉ dạy của thầy cô và hội đồng hướng dẫn khóa luận, sự tiếp nhận và tạo điều
kiện thuận lợi trong khi thực hiện khóa luận của Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam.
Con xin thành kính cảm ơn Ba, Mẹ cùng người thân trong gia đình luôn quan tâm,
tạo điều kiện và động viên con trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
-

Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, Ban Chủ

Nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến
thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
-

Ban lãnh đạo Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã tiếp nhận và tạo điều

kiện thuận lợi cho tôi thực tập và hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
-


ThS. Lê Thị Thùy Trang, Phòng Công Nghệ Sinh Học, Bộ Môn Giống,

Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã trực tiếp và tận tình hướng dẫn về kiến thức
chuyên môn, động viên, giúp đỡ, tạo mọi đều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý
kiến quý báu cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
-

TS. Bùi Minh Trí, Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi trường, Trường Đại

Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi
hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp.
-

ThS. Lê Mậu Túy, Trưởng Bộ Môn Giống, Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt

Nam, cùng các cô chú, anh chị là cán bộ công nhân viên Bộ Môn Giống – Viện
Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt
thời gian thực tập tại Viện.
-

Toàn thể các bạn lớp DH05SH đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt 4

năm qua.
Tháng 8 năm 2009
HUỲNH ĐỨC ĐỊNH

iii



TÓM TẮT
1B

Quỹ gen cây cao su ở Việt Nam bao gồm hơn 3.500 kiểu di truyền đa dạng về
nguồn gốc trong đó chiếm đa số là các kiểu di truyền hoang dại Amazone (A), một
phần nhỏ là nguồn di truyền thuần hóa Wickham (W) và nguồn lai tạo trung gian
Wickham – Amazone (WA). Tuy chiếm đa số nhưng nguồn A không thể sử dụng trực
tiếp cho sản xuất mà phải thông qua lai tạo giống, vì vậy nghiên cứu đa dạng di truyền
của quỹ gen cao su sẽ góp phần quan trọng trong việc sử dụng hiệu quả nguồn di
truyền trong công tác cải tiến giống. Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen cây cao
su đã được thực hiện thông qua đánh giá các chỉ tiêu hình thái và chỉ thị sinh hóa
nhưng do hạn chế về số lượng chỉ thị sẵn có nên các nghiên cứu trên không đánh giá
hết sự đa dạng và quan hệ giữa các nhóm giống. Sử dụng các chỉ thị phân tử,
vốn nghiên cứu trực tiếp trên vật liệu di truyền DNA, có nhiều triển vọng trong đánh
giá đa dạng di truyền quần thể này một cách rõ nét hơn.
Phân tích đa dạng di truyền quỹ gen cây cao su được thực hiện dựa trên kỹ thuật
RAPD, sử dụng 8 đoạn mồi ngẫu nhiên để đánh giá 100 kiểu di truyền đại diện cho các
nhóm giống trong quỹ gen. DNA tổng số của 100 kiểu di truyền được ly trích từ lá
bằng QIAGEN DNeasy Plant Mini Kits, phản ứng PCR và điện di sản phẩm PCR
được thực hiện theo quy trình đã được tối ưu tại Viện, các đoạn DNA được khuếch đại
bởi 8 primer được mã hóa theo dạng nhị phân để phân tích, các thông số di truyền và
cây phân nhóm di truyền được xây dựng bằng phần mềm NTSYSpc 2.1.
Kết quả cho thấy, 8 marker RAPD sử dụng đều cho sản phẩm khuếch đại với 100
kiểu di truyền nghiên cứu. Tổng số có 127 băng được tạo ra, trong đó có 119 băng đa
hình chiếm 93,7% với trung bình 14,88 băng đa hình/primer. Số băng khuếch đại trên
mỗi kiểu di truyền biến thiên từ 31 đến 64 và sản phẩm khuếch đại có kích thước 180
– 2.500 bp. Kết quả phân tích cho thấy nguồn A bao gồm cả 3 nhóm giống AC, MT và
RO đều đa dạng và phong phú về mặt di truyền thể hiện ở số lượng băng được khuếch
đại cao (124 băng), số băng đa hình cao (116 băng), biến thiên di truyền giữa các cá
thể trong quần thể rất rộng (khoảng cách di truyền biến thiên từ 0,067 đến 0,56);

nguồn di truyền W là hạn hẹp nhất; và nguồn WA thể hiện được tính trung gian về
biến lượng di truyền của 2 nhóm tạo nên chúng. Phân nhóm di truyền các nhóm giống

iv


trong quỹ gen cho thấy nguồn W gần gũi với nhóm MT hơn là với đa số RO và AC
của nguồn A, ngoại trừ một vài tiểu vùng của RO và AC. Kết quả phân tích theo từng
nhóm giống cho phép đánh giá được biến lượng di truyền tồn tại trong từng nhóm
giống. Sự phân nhóm theo các tiểu vùng khác nhau của nguồn A phản ánh được phân
bố địa lý tự nhiên của chúng, ngoại trừ một vài tiểu vùng có biểu hiện trung gian của
vài tiểu vùng kế cận. Nguồn W tuy hạn hẹp di truyền hơn các nguồn khác nhưng vẫn
tồn tại sự biến thiên giữa các kiểu di truyền xuất phát từ những quốc gia khác nhau
(77,6% băng đa hình, khoảng cách di truyền cá thể biến thiên từ 0,075 đến 0,389) và
đa số các kiểu di truyền gần gũi nhau đều do có cùng phổ hệ hoặc bố hay mẹ. Nguồn
WA thể hiện được biến lượng di truyền trung gian giữa 2 nhóm W và A (khuếch đại
104 băng, 88,5% đa hình, khoảng cách di truyền cá thể biến thiên 0,085 – 0,461) thể
hiện triển vọng cải tiến sự hạn hẹp di truyền của nguồn W. Các kiểu di truyền lai tạo
và tuyển chọn trong nước phân bố đều trên cây phân nhóm di truyền WA thể hiện sự
đa dạng của bộ giống này và hướng đi đúng đắn của Viện để chọn tạo giống theo các
chỉ tiêu kinh tế nhưng vẫn đảm bảo sự đa dạng di truyền.

v


SUMMARY
2B

Genetic diversity among 100 genotypes, which represent Hevea genetic resources
conserved as Hevea germplasm at the Rubber Research Institute of Vietnam (RRIV),

was analyzed by using eight arbitrarily selected primers (RAPD markers). Hevea
germplasm at the RRIV consists of more than 3,500 genotypes with a diverse origin:
wild Amazonian (A) resource, well-domesticated Wickham (W) resource, and
Wickham-Amazone (WA) resource created by crossing between W and A. This study
aimed at evaluating the genetic diversity of Hevea germplasm and the relationship
among different genetic resources to provide the information for effectively utilization
of Hevea germplasm in breeding program at the RRIV. Total genomic DNA was
extracted using QIAGEN Dneasy Plant Mini Kits. PCR reactions and agarose gel
electrophoresis were carried out following the protocols previously established by the
RRIV. Genetic similarity values among investigated genotypes, groups, or resources
based on Dice similarity coefficient calculated form all RAPD markers were used to
produce dendrograms using unweighted pair-groups method.
A total of 127 alleles were detected with an average of 14.88 polymorphic alleles
per primer. A total number of alleles per genotype ranged from 31 to 64; the product
size ranged from 180 to 2,500 bp. Data showed a highly genetic variability among
investigated genotypes, groups and resources with genetic distance among genotypes
ranged from 0.437 to 0.925. The results clearly revealed that the A resource, collected
from three different states of Brazil: Acre (AC), Mato Grosso (MT), and Rondonia
(RO), was more diverse than W resource while the WA showed intermediateness of
the two resources. Dendrogram showing the relationship among 16 different original
districts of A resource, original areas of the W and WA resources indicated that the W
was genetically closer to the MT than to the AC or RO, except some AC and RO
groups that separated from their own original state groups.
Data analysis based on the separate genetic resources revealed the genetic
variability inside each resource. Dendgram of the A resource showing the relationship
among genotypes originated from 16 districts generally reflected their geographical
origin, although some of them showed intercross between the adjacent districts.
Despite the narrow genetic basis, there was relatively high genetic variability among
vi



genotypes derived from different areas as shown by 77.6% polymorphic alleles and
genetic distance among genotypes ranging from 0.075 to 0.389. Some genotypes of the
W resource that were genetically close to each other shared the same either parent. The
WA resource showed the intermediate genetic variability between the W and the A
resources (104 amplified bands, 88.5% polymorphic alleles, genetic distance among
genotypes ranged 0.085 – 0.461). This shows the possibility of improving the narrow
genetic basis of W resource through crossing between the W and the A resources. The
WA genotypes breeded and selected by the RRIV distributed separately in the
dendrogram of the WA resource indicating their genetic diversity and confirming the
suitable strategy of creating commercial genotypes that are diverse in genetics and
excellent in economic traits.

vii


MỤC LỤC
3B

Trang
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ iii
0H

196H

TÓM TẮT.......................................................................................................................iv
1H

197H


SUMMARY....................................................................................................................vi
2H

198H

MỤC LỤC ................................................................................................................... viii
3H

19H

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ xvi
4H

20H

DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... xvii
5H

201H

DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................ xviii
6H

20H

Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
7H

8H


203H

1.1. Đặt vấn đề................................................................................................................. 1
9H

204H

1.2. Yêu cầu của đề tài..................................................................................................... 2
10H

205H

1.3 Nội dung thực hiện .................................................................................................... 3
1H

206H

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................... 4
12H

13H

207H

2.1. Giới thiệu tổng quát về cây cao su ...........................................................................4
14H

208H

2.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố cây cao su trong tự nhiên............................................. 4

15H

209H

2.1.2. Lịch sử và tình hình sản xuất cây cao su ...............................................................4
16H

210H

2.1.3. Công dụng của cây cao su .....................................................................................4
17H

21H

2.1.4. Đặc điểm hình thái của cây cao su ........................................................................5
18H

21H

2.1.5. Yêu cầu sinh thái ...................................................................................................5
19H

213H

2.1.6. Quá trình cải tiến giống cao su .............................................................................. 6
20H

214H

2.1.7. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su trên thế giới và trong nước ........................7

21H

215H

2.2. Một số phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền .................................................8
2H

216H

2.2.1. Giới thiệu chung về tính đa dạng di truyền và chỉ thị phân tử ..............................8
23H

217H

2.2.2. Phương pháp sử dụng các chỉ thị hình thái ...........................................................9
24H

218H

2.2.3. Phương pháp sử dụng các chỉ thị isozyme ............................................................9
25H

219H

2.2.4. Phương pháp dùng chỉ thị DNA ..........................................................................10
26H

20H

2.2.4.1. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) ..........................11

27H

21H

2.2.4.2. Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)...........................11
28H

2H

2.2.4.3. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) .................................12
29H

23H

2.2.4.4. Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat) ...........................................................13
30H

24H

viii


2.2.5. Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) ......................................................13
31H

25H

2.2.6. Phân tích sự đa dạng di truyền của quần thể nghiên cứu ....................................14
32H


26H

2.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền trên cây cao su........................................................15
3H

27H

2.3.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu đa dạng di truyền ..................................................15
34H

28H

2.3.2. Các nghiên cứu đa dạng di truyền trên cây cao su ..............................................16
35H

29H

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................18
36H

37H

230H

3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài ...................................................................18
38H

231H

3.2. Vật liệu nghiên cứu.................................................................................................18

39H

23H

3.2.1. Giống cao su ........................................................................................................ 18
40H

23H

3.2.2. Hóa chất cần thiết ................................................................................................18
41H

234H

3.2.2.1. Hóa chất ly trích DNA......................................................................................18
42H

235H

3.2.2.2. Hóa chất sử dụng cho kỹ thuật PCR.................................................................18
43H

236H

3.2.2.3. Hóa chất dùng cho điện di ................................................................................19
4H

237H

3.2.2.4. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm.........................................................................19

45H

238H

3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................20
46H

239H

3.3.1. Phương pháp lấy mẫu và ly trích DNA ...............................................................20
47H

240H

3.3.2. Phương pháp kiểm tra hàm lượng và độ tinh sạch của DNA mẫu......................20
48H

241H

3.3.2.1. Định tính DNA mẫu bằng phương pháp điện di trên gel agarose ....................20
49H

24H

3.3.2.2. Định lượng DNA mẫu bằng phương pháp đo mật độ quang ...........................20
50H

243H

3.3.3. Thành phần phản ứng PCR..................................................................................21

51H

24H

3.3.4. Phương pháp điện di sản phẩm và thu thập số liệu sau khi khuếch đại ..............22
52H

245H

3.3.5. Phương pháp phân tích kết quả trên phần mềm Launch VisinWorksLS ............22
53H

246H

3.3.6. Phương pháp đánh giá mối quan hệ di truyền bằng phần mềm NTSYS.............22
54H

247H

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................24
5H

56H

248H

4.1. Kết quả ly trích DNA .............................................................................................24
57H

249H


4.2. Đánh giá độ đa hình của các primer trong tập đoàn giống nghiên cứu..................25
58H

250H

4.3. Đánh giá đa dạng di truyền của quần thể giống cao su khảo sát............................27
59H

251H

4.3.1. Đa dạng di truyền theo 8 primer RAPD ..............................................................27
60H

25H

4.3.2. Phân nhóm di truyền của các nhóm giống theo 8 marker RAPD .......................31
61H

253H

4.4. Phân tích đa dạng di truyền của các kiểu di truyền Amazone................................33
62H

254H

4.5. Phân tích đa dạng di truyền của bộ sưu tập Wickham ...........................................39
63H

25H


4.6. Phân tích đa dạng di truyền của bộ sưu tập Wickham – Amazone ........................42
64H

256H

ix


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................45
65H

6H

257H

5.1. Kết luận................................................................................................................... 45
67H

258H

5.2. Đề nghị ...................................................................................................................46
68H

259H

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................47
69H

260H


PHỤ LỤC
70H

LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ iii
TÓM TẮT.......................................................................................................................iv
SUMMARY....................................................................................................................vi
MỤC LỤC ................................................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ xvi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... xvii
DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................ xviii
Chương 1 ......................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................. 1
1.2. Yêu cầu của đề tài................................................................................................. 2
1.3 Nội dung thực hiện ............................................................................................ 3
71H

261H

72H

26H

73H

263H

74H


264H

75H

265H

76H

26H

7H

267H

78H

268H

79H

269H

80H

270H

81H

271H


82H

27H

Chương 2 ......................................................................................................................... 4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................................................ 4
2.1. Giới thiệu tổng quát về cây cao su .......................................................................4
2.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố cây cao su trong tự nhiên.....................................4
83H

273H

84H

274H

85H

275H

86H

276H

2.1.2. Lịch sử và tình hình sản xuất cây cao su .......................................................4
87H

27H

2.1.3. Công dụng của cây cao su .............................................................................4

8H

278H

Sản phẩm từ cây cao su chủ yếu là mủ cao su với các đặc tính hơn hẳn cao su tổng
hợp về độ giãn, độ đàn hồi, chống đứt, chống lạnh tốt,…vì thế cao su thiên nhiên
được ứng dụng vào sản xuất các vật dụng như: vỏ, ruột xe, ống dẫn nước, giày dép,
dụng cụ y tế và gia đình, gối đệm chống sốc, các sản phẩm cao su xốp. Ngày nay,
khi công nghệ chế biến gỗ phát triển thì gỗ cao su trở nên có giá trị hơn, nó đóng
góp một phần thu nhập sau giai đoạn kinh doanh. Ngoài ra, từ vườn cây cao su ta
còn có thể thu được các sản phẩm khác như dầu hạt cao su (700 – 1.000 kg dầu
hạt/ha) và mật ong. ...................................................................................................... 4
2.1.4. Đặc điểm hình thái của cây cao su ................................................................5
89H

279H

90H

280H

Cây cao su là loài đại mộc. Lá gồm 3 lá chét với phiến lá nguyên, mọc cách.
Màu sắc, hình dáng, kích thước lá thay đổi khác nhau giữa các giống, vì vậy lá
cao su thường được dùng như chỉ thị hình thái để nhận diện giống cao su. Rễ
cây cao su gồm 2 loại là rễ cọc và rễ bàng; lúc cây trưởng thành, trọng lượng
toàn bộ hệ thống rễ cao su chiếm 15% trọng lượng toàn cây. ...............................5
Hoa cao su là hoa đơn tính đồng chu: hoa đực và hoa cái riêng nhưng mọc trên
91H

281H


92H

cùng một cây. Phát hoa hình chùm, mọc ở đầu cành. Trên mỗi chùm hoa đều có

x


hoa đực và hoa cái với tỷ lệ thường là 1 hoa cái cho khoảng 60 hoa đực. Hoa cao
su hình chuông nhỏ, dài từ 3,5 – 8 mm, màu vàng nhạt, hương thoang thoảng. ....5
28H

Quả cao su hình tròn hơi dẹp có đường kính từ 3 – 5 cm, quả nang gồm 3 ngăn,
93H

mỗi ngăn chứa một hạt và trong thực tế hiếm thấy có quả cao su chứa ít hơn 3 hạt.
Bên trong vỏ hạt có nhân hạt gồm phôi nhũ và cây mầm. Phôi nhũ chiếm hầu hết
diện tích nhân và chiếm 50 – 60% trọng lượng hạt, có cấu tạo chủ yếu là chất dự
trữ trong đó có dầu cao su chiếm 10 – 15% trọng lượng hạt. .................................5
283H

2.1.5. Yêu cầu sinh thái ...........................................................................................5
94H

284H

Cây cao su cần nhiệt độ cao và đều với nhiệt độ thích hợp nhất là từ 250C đến
95H

300C, trên 400C cây khô héo, dưới 100C cây có thể chịu dựng được trong một

thời gian ngắn (Nguyễn Thị Huệ, 2006). Ở nhiệt độ 250C, năng suất cây đạt
mức tối hảo, nhiệt độ mát dịu vào buổi sáng sớm (thường từ 1 – 5 giờ sáng)
giúp cây sản xuất mủ cao nhất. ............................................................................. 5
285H

Cây cao su có thể trồng ở các vùng đất có lượng mưa từ 1.500 – 2.000 mm nước/năm.
96H

Gió nhẹ 1 – 2 m/giây có lợi cho cây cao su vì gió giúp cho vườn cây thông
thoáng, hạn chế được bệnh và giúp cho vỏ cây mau khô sau khi mưa. ..................5
286H

Giờ chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ quang hợp của cây và như thế có
97H

ảnh hưởng đến mức tăng trưởng và sản xuất mủ của cây. Ánh sáng đầy đủ giúp cây
ít bị bệnh, tăng trưởng nhanh và sản lượng cao. Giờ chiếu sáng được ghi nhận là tốt
cho cây cao su bình quân là 1.800 – 2.800 giờ/năm và tối hảo là khoảng 1.600 –
1.700 giờ/năm. ......................................................................................................... 5
287H

Cây cao su thích hợp với các vùng đất có độ cao tương đối thấp dưới 200 m.
98H

Càng lên cao càng bất lợi do độ cao có tương quan với nhiệt độ thấp và gió mạnh.
Nên chọn đất trồng có độ dốc dưới 30%. pH thích hợp cho cây từ 4,5 – 5,5 và
giới hạn đất cho trồng cao su là 3,5 – 7,0................................................................6
28H

2.1.6. Quá trình cải tiến giống cao su ......................................................................6

9H

289H

2.1.7. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su trên thế giới và trong nước ................7
10H

290H

 Thế giới ............................................................................................................... 7
Năm 2008, tổng sản lượng cao su của thế giới đạt 10,128 triệu tấn và tăng khoảng
3,1% so với năm 2007. Năm 2008, sản lượng cao su của Thái Lan cao nhất đạt
3.020 ngàn tấn; thứ 2 là Indonesia đạt 2.824 ngàn tấn; thứ 3 là Malaysia đạt
1.077,9 ngàn tấn; thứ tư là Ấn Độ đạt 879,8 ngàn tấn. Thứ sáu là Trung Quốc với
638 ngàn tấn (Trần Thị Thúy Hoa, 2009). .................................................................7
10H

291H

102H

29H

xi


Năm 2008, thị trường tiêu thụ cao su thiên nhiên khoảng 9,84 triệu tấn. Từ năm
1975 đến năm 2007, mức độ tiêu thụ cao su thiên nhiên toàn thế giới tăng đáng kể
theo đà phát triển của thế giới và mức sống của xã hội, từ 10,5 triệu tấn năm 1975
lên 22,87 triệu tấn năm 2007. Trong đó cao su thiên nhiên từ mức 3,43 triệu tấn

năm 1975 lên 9,73 triệu tấn năm 2007 và tiếp tục tăng trong năm 2008 với mức
tiêu thụ đạt 9,84 triệu tấn. Mức độ tiêu thụ cao su tổng hợp tăng gần 2 lần, từ 7,07
triệu tấn năm 1975 lên 13,15 triệu tấn năm 2007. Như vậy, mức độ tiêu thụ cao su
tăng trung bình 2,3 %/năm, trong đó sản lượng tiêu thụ của khu vực Châu Á Thái
Bình Dương là 54% (năm 2007) và hàng năm tăng khoảng 7%. Năm 2007, Trung
Quốc là nước tiêu thụ cao su nhiều nhất với mức tiêu thụ là 5,9 triệu tấn, thứ 2 là
Hoa Kỳ tiêu thụ 2,959 triệu tấn, thứ 3 là Nhật Bản tiêu thụ 2,05 triệu tấn, thứ 4 là
Ấn Độ tiêu thụ 1,141 triệu tấn, thứ 5 là Đức tiêu thụ 996 ngàn tấn, tiếp theo là các
nước Brazil, Hàn Quốc, Nga, Thái Lan, Malaysia,… (Trung Tâm Thông Tin Phát
Triển Nông Nghiệp Nông Thôn – Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn,
2009)............................................................................................................................ 7
 Trong nước..................................................................................................... 8
103H

293H

104H

294H

Cao su Việt Nam từ vị trí thứ 8 năm 2005 đã vươn lên đứng thứ 5 năm 2008 với
105H

kim ngạch xuất khẩu đạt 1,5893 tỷ USD với sản lượng 662,9 ngàn tấn. Hiện nay,
Việt Nam đang đứng thứ 6 về diện tích cây cao su, thứ 5 về sản lượng, thứ 3 về
năng suất vườn cây, thứ 4 về xuất khẩu (Trần Thị Thúy Hoa, 2009). Chiến lược
phát triển cao su của chính phủ đến năm 2020 là mở rộng diện tích đến 860 ngàn
– 1 triệu ha, tập trung ở các vùng Duyên hải miền Trung và miền núi phía Bắc,
trong đó đòi hỏi bộ giống cao su phải đa dạng về mặt di truyền để thích nghi được
với vùng sinh thái đa dạng (Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2008).

Vì thế, nghiên cứu đa dạng di truyền là rất cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu nêu
trên. .......................................................................................................................... 8
295H

Cuối năm 2007, Việt Nam có hơn 70 đơn vị sản xuất cao su, đạt khối lượng sản
106H

phẩm hàng năm từ 500 đến 20.000 tấn, trong đó khoảng 70% là săm lốp, 15% là đệm
mút, phần còn lại là cho các sản phẩm dân sinh và kỹ thuật khác. Ngành công
nghệ chế biến cao su Việt Nam hiện nay mới chỉ tập trung chủ yếu vào gia công
cao su khô, các nhà máy cao su quan trọng nhất là nhà máy sản xuất lốp ô tô, xe
máy và một lượng nhỏ cao su kỹ thuật. Ngoài ra, còn có một lượng cao su khá lớn
được dùng cho chế tạo giày, dép, hàng gia dụng khác. Bên cạnh các sản phẩm
chính làm từ nhựa cây cao su thì gỗ cây cao su giai đoạn cuối chu kỳ khai thác
mủ cũng là một nguyên liệu có giá trị cho sản xuất đồ gỗ nội thất với trữ lượng
hàng năm khoảng 100.000 – 120.000 m3 gỗ được cung cấp từ vườn cao su (Trung

xii


Tâm Thông Tin Phát Triển Nông Nghiệp Nông Thôn – Bộ Nông Nghiệp và Phát
Triển Nông Thôn, 2009).......................................................................................... 8
296H

2.2. Một số phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền .............................................8
2.2.1. Giới thiệu chung về tính đa dạng di truyền và chỉ thị phân tử ......................8
107H

297H


108H

298H

2.2.2. Phương pháp sử dụng các chỉ thị hình thái ...................................................9
109H

29H

2.2.3. Phương pháp sử dụng các chỉ thị isozyme ....................................................9
10H

30H

2.2.4. Phương pháp dùng chỉ thị DNA ..................................................................10
1H

301H

2.2.4.1. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)..............11
2.2.4.2. Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)...............11
2.2.4.3. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) .....................12
Hình 2.1 Nguyên lý kỹ thuật RAPD (Weising, 2005).......................................12
2.2.4.4. Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeat) ...............................................13
2.2.5. Kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) ..............................................13
12H

302H

13H


30H

14H

304H

15H

305H

16H

306H

17H

307H

2.2.6. Phân tích sự đa dạng di truyền của quần thể nghiên cứu ............................14
18H

308H

2.3. Nghiên cứu đa dạng di truyền trên cây cao su....................................................15
2.3.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu đa dạng di truyền ..........................................15
19H

309H


120H

310H

2.3.2. Các nghiên cứu đa dạng di truyền trên cây cao su ......................................16
12H

31H

Chương 3 ....................................................................................................................... 18
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................18
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài ...............................................................18
3.2. Vật liệu nghiên cứu.............................................................................................18
3.2.1. Giống cao su ................................................................................................ 18
12H

312H

123H

31H

124H

314H

125H

315H


126H

316H

Bảng 3.1 Số lượng và nguồn gốc xuất xứ mẫu cao su phân tích ......................18
3.2.2. Hóa chất cần thiết ........................................................................................18
127H

317H

128H

318H

3.2.2.1. Hóa chất ly trích DNA..........................................................................18
3.2.2.2. Hóa chất sử dụng cho kỹ thuật PCR.....................................................18
Bảng 3.2 Danh sách và trình tự 8 primer đã sử dụng trong nghiên cứu............19
3.2.2.3. Hóa chất dùng cho điện di ....................................................................19
3.2.2.4. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm.............................................................19
3.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................20
3.3.1. Phương pháp lấy mẫu và ly trích DNA .......................................................20
129H

319H

130H

320H

13H


321H

132H

32H

13H

32H

134H

324H

135H

325H

3.3.2. Phương pháp kiểm tra hàm lượng và độ tinh sạch của DNA mẫu..............20
136H

326H

3.3.2.1. Định tính DNA mẫu bằng phương pháp điện di trên gel agarose........20
3.3.2.2. Định lượng DNA mẫu bằng phương pháp đo mật độ quang ...............20
3.3.3. Thành phần phản ứng PCR..........................................................................21
137H

327H


138H

328H

139H

329H

Bảng 3.3 Chu trình nhiệt cơ bản cho phản ứng PCR ........................................21
Bảng 3.4 Thành phần hóa chất cho phản ứng PCR...........................................21
3.3.4. Phương pháp điện di sản phẩm và thu thập số liệu sau khi khuếch đại ......22
140H

30H

14H

31H

142H

32H

xiii


3.3.5. Phương pháp phân tích kết quả sản phẩm RAPD – PCR trên phần mềm
143H


Launch VisinWorksLS ..........................................................................................22
3H

3.3.6. Phương pháp đánh giá mối quan hệ di truyền bằng phần mềm NTSYS.....22
14H

34H

Chương 4 ....................................................................................................................... 24
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................................24
4.1. Kết quả ly trích DNA .........................................................................................24
Hình 4.1 DNA tổng số của 20 mẫu lá cao su. ...................................................25
4.2. Đánh giá độ đa hình của các primer trong tập đoàn giống nghiên cứu..............25
Bảng 4.1 Sản phẩm khuếch đại trên 100 kiểu di truyền với 8 primer được sử dụng 26
Hình 4.2 Sản phẩm PCR của 20 mẫu DNA lá cao su với primer OPA18 ..............27
Hình 4.3 Sản phẩm PCR của 20 mẫu DNA lá cao su với primer OPA18 xác định
bằng phần mềm VisionWorksLS ........................................................................27
4.3. Đánh giá đa dạng di truyền của quần thể giống cao su khảo sát........................27
4.3.1. Đa dạng di truyền theo 8 primer RAPD ......................................................27
145H

35H

146H

36H

147H

37H


148H

38H

149H

39H

150H

340H

15H

341H

152H

342H

153H

34H

154H

34H

Bảng 4.2 Sự đa dạng các băng được khuếch đại giữa các nguồn/nhóm di truyền

...........................................................................................................................29
Bảng 4.3 Khái quát các thông số di truyền giữa các nhóm giống cao su trong
quần thể khảo sát ...............................................................................................30
4.3.2. Phân nhóm di truyền của các nhóm giống theo 8 marker RAPD ...............31
15H

345H

156H

346H

157H

347H

Hình 4.4 Phân nhóm di truyền của các nhóm giống cao su theo phương pháp
UPGMA trên hệ số đồng dạng di truyền DICE phân tích bằng phần mềm
NTSYSpc 2.1.....................................................................................................32
4.4. Phân tích đa dạng di truyền của các kiểu di truyền Amazone............................33
Hình 4.5 Phân nhóm di truyền của các kiểu di truyền cao su Amazone theo
phương pháp UPGMA trên hệ số đồng dạng di truyền DICE phân tích bằng
phần mềm NTSYSpc 2.1...................................................................................35
Bảng 4.4 Hệ số tương đồng di truyền giữa 16 tiểu vùng cao su trong nhóm
Amazone............................................................................................................37
Hình 4.6 Phân nhóm di truyền của 16 tiểu vùng cao su trong nhóm Amazone
dựa theo phương pháp UPGMA trên hệ số đồng dạng di truyền DICE..........38
Hình 4.7 Sự phân bố theo nguồn gốc địa lý của các tiểu vùng cao su trong nhóm
Amazone.............................................................................................................39
4.5. Phân tích đa dạng di truyền của bộ sưu tập Wickham ...................................39

158H

348H

159H

349H

160H

350H

16H

351H

162H

352H

163H

35H

164H

354H

Hình 4.8 Phân nhóm di truyền các kiểu di truyền Wickham dựa theo phương
pháp UPGMA dựa trên hệ số đồng dạng di truyền DICE phân tích bằng phần

mềm NTSYSpc 2.1............................................................................................40
Bảng 4.5 Hệ số tương đồng di truyền giữa các kiểu di truyền cao su nhóm
Wickham............................................................................................................41
4.6. Phân tích đa dạng di truyền của bộ sưu tập Wickham – Amazone................42
165H

35H

16H

356H

167H

357H

Hình 4.9 Phân nhóm di truyền các kiểu di truyền WA dựa theo phương pháp
UPGMA dựa trên hệ số đồng dạng di truyền DICE phân tích bằng phần mềm
NTSYSpc 2.1.....................................................................................................42
Bảng 4.6 Hệ số tương đồng di truyền giữa các kiểu di truyền nhóm Wickham –
Amazone............................................................................................................43
168H

358H

169H

359H

xiv



Chương 5 ....................................................................................................................... 45
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...........................................................................................45
5.1. Kết luận...............................................................................................................45
5.2. Đề nghị ...............................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................47
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 1
170H

360H

17H

361H

172H

362H

173H

36H

174H

364H

175H


365H

xv


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
4B

AC: Acre (nguồn giống cao su sưu tập từ bang Acre tại Brazil).
AFLP: Amplified Fragment Length Polymorphism.
bp: basepair.
DNA: Deoxyribonucleic acid.
dNTP: Deoxyribonucleotide triphosphate.
HSTD: Hệ số tương đồng.
IRRBD: International Rubber Research and Development Board.
KDT: Kiểu di truyền.
MT: Mato Grosso (nguồn giống cao su sưu tập từ bang Mato Grosso tại Brazil).
NTSYS: Numercial Taxonomy System.
OD: Optical density.
PCR: Polymerase Chain Reaction.
RAPD: Random Amplified Polymorphic DNA.
RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism.
Rnase: Ribonuclease.
RO: Rondonia (nguồn giống cao su được sưu tập từ bang Rondonia tại Brazil).
RRIV: Rubber reaserch Institute of Vietnam (Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam).
SDS: Sodium Dodecyl Sulfat.
SSCP: Single – Strand Conformation Polymorphism.
SSR: Simple Sequence Repeat.
TB: Trung bình.
TBE: Tris – Borate – EDTA.

TBHSTD: Trung bình hệ số tương đồng.
TE: Tris – EDTA.
Tm: Melting temperature (nhiệt độ nóng chảy).
UPGMA: Unweighted Pair Group Method with Arithmetic.
W: Wickham (nguồn giống cao su do Wicham sưu tập từ Brazil đưa đầu tiên vào Châu
Á năm 1896).
WA: Wickham – Amazone (nguồn giống cao su do lai tạo giữa 2 nguồn giống W và A).

xvi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
5B

Trang
Bảng 3.1 Số lượng và nguồn gốc xuất xứ mẫu phân tích .............................................18
176H

36H

Bảng 3.2 Danh sách và trình tự 8 primer đã sử dụng trong nghiên cứu .......................19
17H

367H

Bảng 3.3 Chu trình nhiệt cơ bản cho phản ứng PCR ....................................................21
178H

368H


Bảng 3.4 Thành phần hóa chất cho phản ứng PCR ......................................................21
179H

369H

Bảng 4.1 Sản phẩm khuếch đại trên 100 KDT với 8 primer .......................................26
180H

370H

Bảng 4.2 Sự đa dạng các băng được khuếch đại giữa các nguồn/nhóm di truyền .......29
18H

371H

Bảng 4.3 Khái quát các thông số di truyền giữa các nhóm giống ...............................30
182H

372H

Bảng 4.4 Hệ số tương đồng di truyền giữa 16 tiểu vùng trong nhóm Amazone ..........37
183H

37H

Bảng 4.5 Hệ số tương đồng di truyền giữa các kiểu di truyền nhóm Wickham...........41
184H

374H


Bảng 4.6 Hệ số tương đồng di truyền giữa các kiểu di truyền nhóm W – A................43
185H

375H

xvii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
6B

Trang
Hình 2.1 Nguyên lý kỹ thuật RAPD. ............................................................................12
186H

376H

Hình 4.1 Kết quả định tính DNA của 20 kiểu di truyền cao su....................................25
187H

37H

Hình 4.2 Sản phẩm PCR với primer OPA18 ................................................................27
18H

378H

Hình 4.3 Sản phẩm PCR với primer OPA18 phân tích bằng VisionWorksLS ............27
189H


379H

Hình 4.4 Phân nhóm di truyền của các nhóm giống ....................................................32
190H

380H

Hình 4.5 Phân nhóm di truyền của các KDT Amazone. .............................................. 35
19H

381H

Hình 4.6 Phân nhóm di truyền của 16 tiểu vùng trong nhóm Amazone ......................38
192H

382H

Hình 4.7 Sự phân bố theo nguồn gốc địa lý của các tiểu vùng trong nhóm Amazone...39
193H

38H

Hình 4.8 Phân nhóm di truyền các kiểu di truyền W....................................................40
194H

384H

Hình 4.9 Phân nhóm di truyền các kiểu di truyền WA.................................................42
195H


385H

xviii


Chương 1
7B

MỞ ĐẦU
8B

1.1. Đặt vấn đề
19B

Cây cao su là cây công nghiệp dài ngày và đang được đánh giá là loài cây trồng có
hiệu quả kinh tế cao, ổn định và có đóng góp đáng kể trong việc cải thiện kinh tế,
xã hội và môi trường ở Việt Nam. Mủ cao su là nguyên liệu quan trọng cho nhiều
ngành công nghiệp, được xếp sau dầu hỏa, than đá và gang thép. Bên cạnh các sản
phẩm từ mủ, cây cao su còn cung cấp một khối lượng gỗ có giá trị kinh tế cao sau chu
kỳ kinh doanh. Hơn nữa, hiện nay cây cao su được xem là thành phần trong cơ cấu cây
trồng đáp ứng chủ trương phủ xanh đất trống, đồi trọc, tái tạo rừng và cải tạo môi sinh.
Nhận thức được vai trò của cây cao su trong nền kinh tế quốc dân, Viện Nghiên Cứu
Cao Su Việt Nam đã nỗ lực nghiên cứu cải tiến kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực để phục
vụ nhu cầu đa dạng của sản xuất, trong đó công tác cải tiến giống được đặc biệt quan
tâm. Tuy nhiên, sự giới hạn nguồn gen ở các nước châu Á là yếu tố quan trọng nhất
gây trở ngại cho công tác chọn tạo giống cao su (Lại Văn Lâm và ctv, 2009b).
Để có nguồn di truyền đa dạng cho công tác tạo tuyển giống, từ năm 1977 Viện
Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã bắt đầu xây dựng quỹ gen cây cao su. Trước tiên
bằng việc sưu tập các giống hiện có trong các vườn cao su trong nước, tiếp theo là các
đợt nhập nội các giống được tạo ra ở vùng Đông Nam Á, sau đó là đợt bổ sung khối

lượng lớn các kiểu di truyền hoang dại từ nguồn nguyên quán Amazone được sưu tập
bởi Ủy Hội Nghiên Cứu và Phát Triển Cao Su Quốc Tế (Lại Văn Lâm và ctv , 2009b).
Một số lượng lớn các kiểu di truyền từ nguồn quỹ gen này đã được đưa vào chương
trình tạo tuyển giống tại Viện sau khi tuyển chọn thông qua các chỉ tiêu nông học
(Trần Thị Thúy Hoa và ctv, 2005). Hiện nay quỹ gen cây cao su ở Việt Nam bao gồm
khoảng 3.500 kiểu di truyền (Lại Văn Lâm và ctv, 2005b) cùng với hàng chục ngàn
kiểu di truyền được lai tạo trong nước và đang được khảo nghiệm ở nhiều hệ thống thí
nghiệm. Nói chung, các kiểu di truyền này được chia làm 3 nhóm lớn: nhóm thuần hóa
ở Đông Nam Á (Wickham, ký hiệu W), nhóm hoang dại Amazone (ký hiệu A) và con
lai của hai nhóm trên (WA). Trong đó nhóm Amazone được chia làm 3 nhóm lớn:
Acre (AC), Mato Grosso (MT), và Rondonia (RO) dựa theo nguồn gốc địa lý của chúng.

1


Nghiên cứu đa dạng di truyền đóng vai trò quan trọng trong chọn giống cây trồng
vì sự đa dạng của nguồn di truyền ban đầu là cơ sở bảo đảm cho tiến bộ lâu dài của
công tác tạo tuyển giống. Nghiên cứu đa dạng di truyền của quỹ gen cây cao su bước
đầu thực hiện thông qua đánh giá chỉ tiêu hình thái và nông học của các kiểu di truyền
trên các thí nghiệm đồng ruộng. Tuy nhiên, các tính trạng hình thái và nông học khó có
thể đánh giá hết được cấu trúc di truyền của tập đoàn giống này. Để có cơ sở ứng dụng
quỹ gen một cách có hiệu quả vào chương trình cải tiến giống, Viện cũng đã nghiên
cứu và ứng dụng kỹ thuật điện di isozyme trong đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen
cây cao su (Lại Văn Lâm và ctv, 2005a). Tuy nhiên, sự giới hạn về số lượng marker
isozyme không cho phép phân nhóm di truyền rõ ràng quần thể nghiên cứu, đặc biệt là
nhóm Amazone, nên không phản ánh hết cấu trúc đa dạng của quần thể nghiên cứu.
Sự ra đời của chỉ thị phân tử cung cấp công cụ mạnh mẽ hơn để khảo sát biến dị di
truyền tồn tại trong quần thể và làm cho các vấn đề phức tạp trở nên đơn giản và dễ
hiểu hơn. Gần đây, một số loại chỉ thị DNA đã được phát triển và ứng dụng trong các
nghiên cứu di truyền ở nhiều sinh vật, đặc biệt là ở cây trồng. Năm 2006, Viện Nghiên

Cứu Cao Su Việt Nam đã bước đầu áp dụng kỹ thuật RAPD (Ramdom Amplified
Polymorphic DNA), một loại chỉ thị DNA, trong đánh giá đa dạng di truyền quỹ gen
cây cao su. Tuy nhiên, trong một tổng quan về ứng dụng chỉ thị DNA trong nghiên cứu
thực vật, Weising và ctv (2005) đã chỉ ra rằng để đánh giá cấu trúc quần thể loài cây
trồng nào đó một cách hiệu quả và đáng tin cậy cần phải sử dụng từ 30 – 50 marker
RAPD. Đề tài “Phân tích và đánh giá đa dạng di truyền của quỹ gen cây cao su bằng
kỹ thuật RAPD – PCR” được tiến hành nhằm xây dựng dữ liệu, cung cấp thêm tư liệu
làm cơ sở đánh giá nguồn di truyền cây cao su và sử dụng hiệu quả nguồn gen cây cao
su trong công tác cải tiến giống.
1.2. Yêu cầu của đề tài
20B

Phân tích đa dạng di truyền của 100 kiểu di truyền là đại diện cho các nhóm di
truyền khác nhau trong quỹ gen cây cao su bằng kỹ thuật RAPD – PCR, sử dụng 8
đoạn mồi ngẫu nhiên nhằm đánh giá sự đa dạng di truyền của các nhóm giống, xây
dựng cơ sở dữ liệu di truyền các nhóm giống trong quỹ gen, đồng thời đánh giá hiệu
quả cải tiến nguồn di truyền hạn hẹp Wickham thông qua chương trình lai tạo giống
với nguồn di truyền Amazone.

2


Nghiên cứu trong luận văn là một phần của đề tài nghiên cứu đang được thực
hiện tại Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam.
1.3 Nội dung thực hiện
3B

-

Chọn lọc danh sách các giống cao su phân tích là đại diện cho các nhóm di


truyền trong quỹ gen được lưu trữ tại Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam.
-

Ly trích DNA cây cao su, đảm bảo hàm lượng và độ tinh sạch cao, chuẩn bị làm

nguyên liệu cho phản ứng RAPD.
-

Thực hiện phản ứng RAPD sử dụng 8 primer với các thành phần hóa chất và

chu trình nhiệt đã được tối ưu tại Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam.
-

Đánh giá đa dạng di truyền quỹ gen cây cao su qua việc phân tích số liệu thu

thập từ kỹ thuật RAPD bằng các phần mềm thống kê sinh học: NTSYSpc, Launch
VisionWorksLS và Excel.

3


Chương 2
9B

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
10B

2.1. Giới thiệu tổng quát về cây cao su
21B


2.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố cây cao su trong tự nhiên
34B

Cây cao su có tên khoa học là Hevea brasiliensis Muell. Arg., là loài thuộc chi Hevea,
họ Euphorbiaceae. Mặc dù tất cả các loài Hevea đều có mủ nhưng chỉ có loài Hevea
brasiliensis là có ý nghĩa về kinh tế và được trồng rộng rãi nhất (Nguyễn Thị Huệ, 2006).
Trong chi Hevea, còn có 9 loài Hevea khác: H. benthamiana, H. camargona,
H. camporum, H. guianensis, H. nitida, H. microphylla, H. pauciflora, H. rigidifolia và
H. spruceana. Cây cao su được tìm thấy trong tình trạng hoang dại tại vùng châu thổ
sông Amazone (Nam Mỹ) trong một vùng rộng lớn bao gồm các nước: Brazil, Bolivia,
Peru, Colombia, Ecuador, Venezuela, Guiyane thuộc Pháp... trải rộng từ vĩ tuyến 150
Nam đến vĩ tuyến 60 Bắc và kinh tuyến 460 – 770 Tây (Nguyễn Thị Huệ, 2006).
2.1.2. Lịch sử và tình hình sản xuất cây cao su
35B

Năm 1876 đã mở đầu cho công cuộc phát triển cao su trồng với sự thành công
trong việc đưa hạt cao su từ Brazil sang các nước châu Á của Henry Wickham. Từ đó
cây cao su đã phát triển rộng rãi ở nhiều vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi và một phần
nhỏ ở châu Mỹ La tinh (Võ Thị Thu Hà, 1996).
Năm 1897 được công nhận là năm di nhập cây cao su vào Việt Nam. Mặc dù
trước đó (1878) cây cao su đã được nhập lần đầu tiên vào Việt Nam và trồng ở vườn
Bách Thảo Sài Gòn nhưng không sống được (Nguyễn Thị Huệ, 2006). Đến năm 2008,
tổng diện tích cao su Việt Nam đạt khoảng 619.000 ha, tổng sản lượng đạt 662.900 tấn,
năng suất bình quân đạt 1.660 kg/ha/năm, trong đó bình quân năng suất của Tổng Công ty
Cao Su Việt Nam là 1,82 tấn/ha/năm (Trần Thị Thúy Hoa, 2009).
2.1.3. Công dụng của cây cao su
36B

Sản phẩm từ cây cao su chủ yếu là mủ cao su với các đặc tính hơn hẳn cao su tổng

hợp về độ giãn, độ đàn hồi, chống đứt, chống lạnh tốt,…vì thế cao su thiên nhiên được
ứng dụng vào sản xuất các vật dụng như: vỏ, ruột xe, ống dẫn nước, giày dép, dụng cụ
y tế và gia đình, gối đệm chống sốc, các sản phẩm cao su xốp. Ngày nay, khi công

4


nghệ chế biến gỗ phát triển thì gỗ cao su trở nên có giá trị hơn, nó đóng góp một phần
thu nhập sau giai đoạn kinh doanh. Ngoài ra, từ vườn cây cao su ta còn có thể thu được
các sản phẩm khác như dầu hạt cao su (700 – 1.000 kg dầu hạt/ha) và mật ong.
2.1.4. Đặc điểm hình thái của cây cao su
37B

Cây cao su là loài đại mộc. Lá gồm 3 lá chét với phiến lá nguyên, mọc cách.
Màu sắc, hình dáng, kích thước lá thay đổi khác nhau giữa các giống, vì vậy lá
cao su thường được dùng như chỉ thị hình thái để nhận diện giống cao su. Rễ cây
cao su gồm 2 loại là rễ cọc và rễ bàng; lúc cây trưởng thành, trọng lượng toàn bộ
hệ thống rễ cao su chiếm 15% trọng lượng toàn cây.
Hoa cao su là hoa đơn tính đồng chu: hoa đực và hoa cái riêng nhưng mọc trên
cùng một cây. Phát hoa hình chùm, mọc ở đầu cành. Trên mỗi chùm hoa đều có hoa
đực và hoa cái với tỷ lệ thường là 1 hoa cái cho khoảng 60 hoa đực. Hoa cao su hình
chuông nhỏ, dài từ 3,5 – 8 mm, màu vàng nhạt, hương thoang thoảng.
Quả cao su hình tròn hơi dẹp có đường kính từ 3 – 5 cm, quả nang gồm 3 ngăn,
mỗi ngăn chứa một hạt và trong thực tế hiếm thấy có quả cao su chứa ít hơn 3 hạt.
Bên trong vỏ hạt có nhân hạt gồm phôi nhũ và cây mầm. Phôi nhũ chiếm hầu hết diện
tích nhân và chiếm 50 – 60% trọng lượng hạt, có cấu tạo chủ yếu là chất dự trữ trong
đó có dầu cao su chiếm 10 – 15% trọng lượng hạt.
2.1.5. Yêu cầu sinh thái
38B


Cây cao su cần nhiệt độ cao và đều với nhiệt độ thích hợp nhất là từ 250C đến
300C, trên 400C cây khô héo, dưới 100C cây có thể chịu dựng được trong một thời
gian ngắn (Nguyễn Thị Huệ, 2006). Ở nhiệt độ 250C, năng suất cây đạt mức tối
hảo, nhiệt độ mát dịu vào buổi sáng sớm (thường từ 1 – 5 giờ sáng) giúp cây sản
xuất mủ cao nhất.
Cây cao su có thể trồng ở các vùng đất có lượng mưa từ 1.500 – 2.000 mm nước/năm.
Gió nhẹ 1 – 2 m/giây có lợi cho cây cao su vì gió giúp cho vườn cây thông thoáng, hạn
chế được bệnh và giúp cho vỏ cây mau khô sau khi mưa.
Giờ chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ quang hợp của cây và như thế có
ảnh hưởng đến mức tăng trưởng và sản xuất mủ của cây. Ánh sáng đầy đủ giúp cây ít bị
bệnh, tăng trưởng nhanh và sản lượng cao. Giờ chiếu sáng được ghi nhận là tốt cho cây
cao su bình quân là 1.800 – 2.800 giờ/năm và tối hảo là khoảng 1.600 – 1.700 giờ/năm.

5


Cây cao su thích hợp với các vùng đất có độ cao tương đối thấp dưới 200 m. Càng
lên cao càng bất lợi do độ cao có tương quan với nhiệt độ thấp và gió mạnh. Nên chọn
đất trồng có độ dốc dưới 30%. pH thích hợp cho cây từ 4,5 – 5,5 và giới hạn đất cho
trồng cao su là 3,5 – 7,0.
2.1.6. Quá trình cải tiến giống cao su
39B

Nguồn hạt do Wickham thu thập ở Brazil chuyển về trồng ở Singapore được xem
là thủy tổ của hầu hết diện tích cao su châu Á và châu Phi hiện nay. Trong thời kỳ này
cao su được trồng bằng hạt thực sinh không chọn lọc nên sản lượng rất thấp dưới
500 kg/ha (Võ Thị Thu Hà, 1996). Từ phát hiện của Cramer năm 1910 rằng khoảng
70% sản lượng của cả vườn cây là từ khoảng 30% số cây trong vườn cung cấp hình
thành nên phương pháp chọn lọc cây đầu dòng và thu hạt thực sinh của những cây cho
năng suất cao trên vườn. Kết quả thu được từ các vườn trồng bằng nguồn hạt có chọn

lọc đã đưa năng suất bình quân lên 630 – 704 kg/ha (Dijkman, 1959; trích từ Phạm Hải
Dương, 2002). Sau đó các nguyên tắc chọn lọc giống cao su lần đầu tiên đã được công
bố tại hội nghị ở Batavia (Indonesia) vào năm 1914. Năm 1917, Van Helten đã thành
công trong phương pháp nhân giống vô tính cây cao su bằng kỹ thuật ghép mầm ngủ
trên gốc thực sinh (trích từ Trần Thị Thúy Hoa, 1998). Phương pháp này đã mở ra một
hướng đi mới trong tạo tuyển giống cao su là tạo các dòng vô tính. Qua các giai đoạn
tuyển chọn, các dòng vô tính xuất sắc sẽ được khuyến cáo cho sản xuất đại trà.
Tuy nhiên, công tác giống cao su trên thế giới vẫn còn tồn tại một số vấn đề.
Nguồn vật liệu giống ban đầu do Wickham sưu tập rất giới hạn về mặt di truyền vì chỉ
xuất phát từ một vùng nhỏ so với diện tích phân bố tự nhiên của cây cao su, do đó
không đại diện đầy đủ cho nguồn gen của cây cao su (George, 2000). Nguồn di truyền
hạn hẹp này còn bị xói mòn nghiêm trọng vì mục tiêu cải tiến giống chỉ nhằm vào sản
lượng mủ. Bên cạnh đó, sự cận thân giữa các dòng vô tính vẫn còn tồn tại, khó tránh
khỏi giao phối cận huyết ở những chu kỳ kế tiếp. Tuy nguồn di truyền Amazone được
thu thập gần đây khá đa dạng về số kiểu di truyền nhưng những đánh giá ban đầu cho thấy
rằng không thể sử dụng trực tiếp nguồn di truyền này vào sản xuất (Priyadarshan, 2007).
Chính vì vậy, việc mở rộng biến lượng di truyền con lai thông qua công tác lai tạo giữa
nguồn gen Wickham với nguồn gen hoang dại Amazone cũng như việc tăng cường các
nghiên cứu về di truyền phân tử hỗ trợ trong công tác lai tạo giống đã và đang được

6


các Viện Nghiên Cứu Cao su thế giới tiến hành nhằm chọn lọc ra các tổ hợp lai tốt,
có giá trị cao về mặt di truyền.
Ở Việt Nam, trong một đánh giá về kết quả chọn tạo giống cao su trong 20 năm và
đề ra phương hướng cho giai đoạn sắp tới, Trần Thị Thúy Hoa và ctv (2005) đã chỉ ra
rằng quá trình cải tiến giống cao su ở Việt Nam vừa kế thừa được những thành tựu của
các nước và vận dụng sáng kiến cải tiến kỹ thuật trong nước. Vận dụng những kinh
nghiệm nghiên cứu từ Viện Nghiên Cứu Cao Su Malaysia, Viện Nghiên Cứu Cao Su

Châu Phi và kết hợp những sáng kiến cải tiến kỹ thuật trong nước, hiện nay phương
pháp tạo tuyển giống cao su của Việt Nam là lai hoa hữu tính từ cha mẹ có chọn lọc.
Phương pháp tuyển giống trải qua bốn giai đoạn bao gồm tuyển non, sơ tuyển, chung
tuyển và sản xuất thử. Cho đến nay công tác cải tiến giống cao su tại Việt Nam đã đạt
được nhiều thành tựu đáng kể bao gồm nâng cao năng suất, tạo giống đa mục tiêu và
thích ứng với nhiều vùng sinh thái, rút ngắn quy trình tạo tuyển giống. Gần đây, một
số kỹ thuật sinh học phân tử cũng được nghiên cứu nhằm hỗ trợ công tác nghiên cứu
chọn tạo giống cao su, sử dụng hiệu quả nguồn di truyền sẵn có.
2.1.7. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cao su trên thế giới và trong nước
40B

 Thế giới
Năm 2008, tổng sản lượng cao su của thế giới đạt 10,128 triệu tấn và tăng
khoảng 3,1% so với năm 2007. Năm 2008, sản lượng cao su của Thái Lan cao nhất
đạt 3.020 ngàn tấn; thứ 2 là Indonesia đạt 2.824 ngàn tấn; thứ 3 là Malaysia đạt
1.077,9 ngàn tấn; thứ tư là Ấn Độ đạt 879,8 ngàn tấn. Thứ sáu là Trung Quốc với
638 ngàn tấn (Trần Thị Thúy Hoa, 2009).
Năm 2008, thị trường tiêu thụ cao su thiên nhiên khoảng 9,84 triệu tấn. Từ năm
1975 đến năm 2007, mức độ tiêu thụ cao su thiên nhiên toàn thế giới tăng đáng kể
theo đà phát triển của thế giới và mức sống của xã hội, từ 10,5 triệu tấn năm 1975 lên
22,87 triệu tấn năm 2007. Trong đó cao su thiên nhiên từ mức 3,43 triệu tấn năm
1975 lên 9,73 triệu tấn năm 2007 và tiếp tục tăng trong năm 2008 với mức tiêu thụ
đạt 9,84 triệu tấn. Mức độ tiêu thụ cao su tổng hợp tăng gần 2 lần, từ 7,07 triệu tấn
năm 1975 lên 13,15 triệu tấn năm 2007. Như vậy, mức độ tiêu thụ cao su tăng trung
bình 2,3 %/năm, trong đó sản lượng tiêu thụ của khu vực Châu Á Thái Bình Dương
là 54% (năm 2007) và hàng năm tăng khoảng 7%. Năm 2007, Trung Quốc là nước

7