Trong khu rừng rậm rạp, cây bạch quả từng phát triển rất thịnh vượng giờ đây đã trở thành loài có nguy cơ tuyệt chủng. Nhưng chính xác thì điều gì đang khiến loài cây này phải đối mặt với tình trạng như vậy? Nghiên cứu giải trình tự gene mới nhất đã tiết lộ bí ẩn về điều này. Theo các nhà khoa học, có một đột biến gene hiếm gặp trong bộ gene của cây bạch quả đã làm suy yếu khả năng thích ứng với môi trường khô hạn, lạnh giá của cây bạch quả.
Trong vài thập kỷ qua, khí hậu toàn cầu nóng lên và sự khai thác quá mức của con người đã dẫn đến hạn hán và lạnh giá thường xuyên. Đây được xem là một đòn chí mạng đối với cây bạch quả. Ngoài việc ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của cây bạch quả, biến thể di truyền trên cây bạch quả cũng ảnh hưởng mạnh mẽ với con người vì loài cây này được sử dụng rộng rãi cho mục đích làm thuốc và thực phẩm.
Giải trình tự gene cũng có thể giúp chúng ta sàng lọc những cá thể cây bạch quả có khả năng thích ứng tốt hơn với những thay đổi của môi trường nhằm cải thiện khả năng sống sót của loài. (Ảnh: Science)
Ý nghĩa và mục đích của việc giải trình tự gene
Cây bạch quả, hay còn có tên khoa học là Ginkgo biloba, đây là loài cây cổ thụ có lịch sử lâu đời, được mệnh danh là "hóa thạch sống" và đã sống trên Trái đất hơn 200 triệu năm. Tuy nhiên, hiện nay cây bạch quả đã dần trở thành loài có nguy cơ tuyệt chủng và được người dân quan tâm, bảo vệ.
Trình tự di truyền của cây bạch quả có thể tiết lộ những thay đổi trong môi trường sống của nó. Với sự biến đổi khí hậu và tác động từ hoạt động của con người, môi trường sống của cây bạch quả đã có những thay đổi to lớn.
Thông qua giải trình tự gene, chúng ta có thể hiểu được sự khác biệt về khả năng thích ứng của bạch quả trong các môi trường khác nhau, cũng như cơ chế phản ứng của nó với căng thẳng môi trường. Thông qua dữ liệu này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về tình trạng tồn tại của cây bạch quả và đưa ra các biện pháp bảo vệ chính xác.
Thông qua giải trình tự gene, chúng ta có thể hiểu được sự khác biệt di truyền và tần số biến đổi giữa các cá thể cây bạch quả. (Ảnh: Zhihu).
Trình tự di truyền của cây bạch quả có thể tiết lộ sự đa dạng di truyền của nó. Đa dạng di truyền là một trong những chỉ tiêu quan trọng của bảo tồn loài, nó phản ánh khả năng thích nghi và khả năng sinh tồn của loài. Thông qua giải trình tự gene, chúng ta có thể hiểu được sự khác biệt di truyền và tần số biến đổi giữa các cá thể cây bạch quả. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu được cấu trúc di truyền và dòng gene của quần thể cây bạch quả, đồng thời tạo cơ sở cho việc xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả.
Trình tự di truyền của cây bạch quả cũng có thể giúp tiết lộ lý do tại sao nó có nguy cơ tuyệt chủng. Các yếu tố như thiên tai, sự phân mảnh môi trường sống và các hoạt động của con người đều gây ra mối đe dọa cho cây bạch quả.
Trình tự gene của cây bạch quả cũng có thể giúp thực hiện các chương trình nhân giống và bảo tồn gene. Các chương trình nhân giống và bảo tồn di truyền nhằm mục đích tăng tỷ lệ sống sót và sự đa dạng di truyền của các loài có nguy cơ tuyệt chủng bằng cách bảo vệ và nhân giống các kiểu gene ưu việt.
Nghiên cứu giải trình tự gene đã phát hiện ra một số vấn đề và mối nguy hiểm lớn cho cây bạch quả. (Ảnh: Zhihu).
Các vấn đề và mối nguy hiểm chính được phát hiện nhờ giải trình tự gene
Cây bạch quả có khả năng sinh sản thấp, đây là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đến sự suy giảm quần thể của chúng. Hạt của cây thông thường thường được hình thành do sự kết hợp của cây đực và cây cái (cây bạch quả là loài có tính biệt chu, chúng phân ra 2 giới tính tương tự như những loài động vật có vú), nhưng cây bạch quả chủ yếu là cây đực và rất ít cây cái nên việc sinh sản của loài cây này diễn ra rất khó khăn. Ngoài ra, tỷ lệ thụ tinh của cây bạch quả cũng thấp nên khó đảm bảo mỗi cây cái có thể được thụ tinh và tạo hạt thành công.
Suy thoái môi trường sống dần dần cũng là một trong những lý do quan trọng khiến cây bạch quả có nguy cơ tuyệt chủng. Cây bạch quả có những yêu cầu nhất định về môi trường sinh trưởng, chẳng hạn như kết cấu đất, độ ẩm và ánh sáng. Tuy nhiên, quá trình đô thị hóa không ngừng mở rộng và sự hủy hoại của các hoạt động của con người đã phá hủy hoặc thay đổi môi trường phát triển của một số lượng lớn cây bạch quả, nhiều cây bị xáo trộn rễ, ô nhiễm không khí và giảm nguồn cung cấp nước. Những yếu tố môi trường không thuận lợi này đã khiến cây bạch quả bị hạn chế phát triển và tính toàn vẹn của hệ sinh thái bị phá hủy.
Cây bạch quả là loài có tính biệt chu, chúng phân ra 2 giới tính tương tự như những loài động vật có vú. (Ảnh: Zhihu).
Sự xâm nhập của dịch bệnh, sinh vật gây hại cũng là mối đe dọa đối với sự tồn vong của cây bạch quả. Qua nghiên cứu giải trình tự gene người ta phát hiện một số vi trùng, côn trùng gây hại cho cây bạch quả. Ví dụ, một loại nấm trên lá cây bạch quả có tên là Cylindrocladium parasiticum có thể gây tổn thương, héo và thậm chí chết trên lá. Ngoài ra, sâu đục lá bạch quả là một loại sâu hại, chúng ăn lá cây bạch quả, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng và quá trình quang hợp của cây.
Khai thác trái phép và khai thác quá mức cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng tồn tại của cây bạch quả. Vì gỗ bạch quả có giá trị kinh tế và làm cảnh nhất định nên một số người lợi dụng cơ hội khai thác, buôn bán trái phép cây bạch quả. Một số điểm du lịch không được quản lý tốt cũng bị khai thác quá mức nên môi trường sống của cây bạch quả bị phá hủy và quần thể của nó giảm đáng kể.
Trình tự di truyền mang lại những cách thức mới nào cho việc bảo tồn và nhân giống?
Ginkgo biloba đã trở thành một loài có nguy cơ tuyệt chủng chủ yếu vì những lý do sau:
- Thứ nhất, cây bạch quả được trồng rộng rãi ở các công viên, vườn hoa, đường phố làm cây cảnh. Tuy nhiên, việc nhân giống, trồng trọt quá mức đã dẫn đến sự suy giảm đáng kể về đa dạng di truyền, làm giảm sức đề kháng của toàn loài.
- Thứ hai là sự hủy hoại môi trường sống. Khi quá trình đô thị hóa tăng cường, môi trường sống tự nhiên của cây bạch quả ngày càng bị thu hẹp, điều này cũng đe dọa đến sự tồn tại của chúng.
- Thứ ba, sự xâm nhập của bệnh tật và côn trùng gây hại. Cây bạch quả dễ bị sâu bệnh tấn công như sâu bướm thông và bệnh bạc lá bạch quả, càng làm trầm trọng thêm tình trạng nguy cấp của chúng.
Giải trình tự gene cũng có thể giúp các nhà khoa học xác định các gene liên quan đến bệnh tật và khả năng kháng côn trùng. (Ảnh: Zhihu)
Để đối phó với vấn đề nguy cấp của cây bạch quả, giải trình tự gene đã cung cấp cho các nhà khoa học nhiều phương pháp nghiên cứu và bảo tồn mới.
Đầu tiên, công nghệ giải trình tự gene đã cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vật liệu di truyền của cây bạch quả. Phân tích tổng thể về bộ gene bạch quả cho phép chúng tôi xác định các gene liên quan đến các thuộc tính cụ thể của cây bạch quả. Điều này giúp các nhà khoa học hiểu được nhu cầu tăng trưởng, khả năng chịu đựng và sinh sản của chúng, từ đó đưa ra hướng dẫn cho việc bảo tồn và nhân giống.
Giải trình tự gene cũng có thể giúp các nhà khoa học xác định các gene liên quan đến bệnh tật và khả năng kháng côn trùng. Thông qua nghiên cứu chuyên sâu về gene kháng cây bạch quả, chúng ta có thể phát triển các phương pháp hiệu quả hơn để kiểm soát bệnh tật và côn trùng gây hại, đồng thời bảo vệ cây bạch quả khỏi bệnh tật và côn trùng gây hại.
Bằng việc xác định những cá thể có đặc điểm ưu việt, các nhà khoa học có thể lựa chọn được những dòng cây bạch quả phù hợp để nhân giống. Điều này giúp nâng cao sức đề kháng và khả năng thích ứng của cây bạch quả, đồng thời tăng quy mô quần thể và đa dạng di truyền.
Ngoài việc giải trình tự gene, các nhà khoa học đang sử dụng các công nghệ mới khác để bảo vệ và nhân giống cây bạch quả. Ví dụ, việc thành lập và bảo vệ ngân hàng hạt giống đảm bảo duy trì sự đa dạng di truyền của chúng bằng cách bảo tồn và nhân giống hạt bạch quả từ các vùng khác nhau. Ngoài ra, sự phát triển trong kỹ thuật trồng và nhân giống nhân tạo đã cho phép các nhà khoa học nhân giống cây bạch quả hiệu quả hơn và đưa chúng trở lại môi trường sống tự nhiên đang bị đe dọa.