Bảo tồn một loài cây quý hiếm không chỉ là giữ lại những cá thể còn sót lại trong tự nhiên mà phải bảo tồn được "vốn gen" của loài. Hiểu được mức độ đa dạng di truyền, sự kết nối giữa các quần thể và khả năng thích nghi của chúng trước những biến đổi môi trường, các nhà khoa học mới có thể xây dựng được những chiến lược bảo tồn hiệu quả.
Đó cũng là ý nghĩa của công trình "Genetic variability of the endangered tropical species Hopea ferrea Laness in forests revealed by microsatellite analysis", công bố trên tạp chí Tree Genetics & Genomes năm 2024. Lần đầu tiên, nguồn gen của cây Săng đá (Hopea ferrea) trên phạm vi phân bố tự nhiên ở Việt Nam được phân tích một cách hệ thống bằng các công nghệ di truyền phân tử hiện đại.
Lần đầu xây dựng "bản đồ di truyền" của cây Săng đá
Nếu các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung mô tả đặc điểm hình thái, sinh thái hay vùng phân bố của Săng đá thì nghiên cứu lần này đi sâu vào "bên trong" bộ gen của loài.
Nhóm tác giả đã thu thập 234 mẫu cây trưởng thành tại 8 quần thể thuộc 7 tỉnh phía Nam, sử dụng 8 chỉ thị SSR (microsatellite) để đánh giá mức độ đa dạng di truyền, dòng gen giữa các quần thể, cấu trúc di truyền cũng như những biến động về quy mô quần thể trong lịch sử.
Đây là một hướng tiếp cận có ý nghĩa đặc biệt bởi nguồn gen chính là "nền tảng sinh tồn" của một loài. Khi nguồn gen bị nghèo đi, khả năng thích nghi trước biến đổi khí hậu, sâu bệnh hay các tác động từ con người cũng giảm theo.
Phía sau những con số là một khối lượng công việc đồ sộ. Mỗi mẫu thực vật đều phải trải qua quy trình tách chiết ADN, khuếch đại bằng PCR, xác định kiểu gen, sau đó tiếp tục được xử lý bằng các mô hình thống kê và phần mềm chuyên dụng để đánh giá đa dạng di truyền, hệ số cận huyết, dòng gen và lịch sử tiến hóa của quần thể.
Nguồn gen đang bị thu hẹp
Kết quả nghiên cứu cho thấy cây Săng đá hiện có mức đa dạng di truyền thấp hơn nhiều loài khác trong họ Dầu (Dipterocarpaceae). Đây là dấu hiệu cho thấy nguồn gen của loài đã bị suy giảm đáng kể sau nhiều thập kỷ khai thác gỗ, mất rừng và phân mảnh sinh cảnh.
Các phân tích cũng phát hiện tình trạng thiếu hụt cá thể dị hợp tử ở phần lớn quần thể, một chỉ dấu cho thấy hiện tượng giao phối cận huyết đang diễn ra. Khi số lượng cây giảm mạnh và các quần thể bị chia cắt, khả năng trao đổi phấn hoa cũng bị hạn chế, làm gia tăng nguy cơ giao phối giữa các cá thể có quan hệ gần.
Một kết quả đáng chú ý khác là phần lớn các quần thể từng trải qua hiện tượng "thắt cổ chai di truyền" (genetic bottleneck), tức số lượng cá thể đã suy giảm mạnh trong quá khứ khiến nhiều alen quý hiếm bị mất đi. Điều này tạo nên những hậu quả lâu dài đối với sức sống và khả năng tiến hóa của loài.
Đằng sau bộ dữ liệu di truyền là nhiều tháng khảo sát thực địa tại các cánh rừng tự nhiên thuộc Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Nam Trung Bộ.
TS Nguyễn Thị Thúy Hường, thành viên trong nhóm tác giả bài báo công bố trên tạp chí Tree Genetics & Genomes chia sẻ: “Để có được 234 mẫu đại diện cho 8 quần thể tại 7 tỉnh, nhóm nghiên cứu đã phải thực hiện nhiều đợt khảo sát thực địa kéo dài tại các khu rừng tự nhiên ở Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Nam Trung Bộ. Đây đều là những khu vực có địa hình phức tạp, nhiều nơi chỉ có thể tiếp cận bằng cách đi bộ nhiều giờ trong rừng.”
Theo TS Hường, việc thu mẫu gặp không ít trở ngại. Săng đá hiện phân bố rất thưa thớt trong tự nhiên, nhiều khu vực chỉ còn vài cây trưởng thành. Địa hình rừng dốc, nhiều suối cùng điều kiện thời tiết thay đổi liên tục khiến quá trình khảo sát kéo dài hơn dự kiến.
Sau khi thu thập, từng mẫu lá đều được ghi nhận đầy đủ vị trí, bảo quản bằng silica gel ngay tại hiện trường để bảo đảm chất lượng ADN trước khi đưa về phòng thí nghiệm. Công việc tiếp theo là hàng loạt quy trình phân tích phân tử và xử lý dữ liệu bằng các phương pháp thống kê di truyền hiện đại.
Ba vùng phân bố, ba nguồn gen khác biệt
Một trong những đóng góp nổi bật nhất của công trình là xác định được cấu trúc di truyền của Săng đá trên toàn bộ phạm vi phân bố tự nhiên ở Việt Nam.
Thông qua các mô hình phân tích STRUCTURE và DAPC, nhóm nghiên cứu xác định các quần thể được chia thành ba nhóm di truyền tương ứng với ba vùng địa lý gồm Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ.
Kết quả này cho thấy sự phân mảnh sinh cảnh và khoảng cách địa lý đã hạn chế quá trình trao đổi nguồn gen giữa các vùng trong thời gian dài.
TS Nguyễn Thị Thúy Hường trong một chuyến đi thực địa thu mẫu.
Đặc biệt, hai quần thể Tà Cú (Bình Thuận) và Núi Chúa (Ninh Thuận) được ghi nhận có mức đa dạng di truyền cao nhất. Trong khi đó, York Đôn và Mã Đà lại lưu giữ những alen đặc hữu - các biến thể di truyền không xuất hiện ở bất kỳ quần thể nào khác. Đây được xem là những "ngân hàng gen tự nhiên" có giá trị đặc biệt đối với công tác bảo tồn lâu dài.
Hướng tới những chương trình bảo tồn có cơ sở khoa học
Không chỉ dừng ở việc công bố các kết quả nghiên cứu, nhóm tác giả kỳ vọng dữ liệu di truyền sẽ được ứng dụng trực tiếp vào công tác quản lý và phục hồi quần thể gõ mật.
TS Nguyễn Thị Thúy Hường cho biết thêm: “Điều chúng tôi kỳ vọng nhất là các kết quả di truyền sẽ được sử dụng trực tiếp trong quản lý và bảo tồn loài gõ mật, thay vì chỉ dừng lại ở giá trị học thuật.”
Theo đó, dữ liệu nghiên cứu có thể giúp xác định các quần thể cần ưu tiên bảo tồn tại chỗ; bảo vệ những quần thể lưu giữ các alen đặc hữu; xây dựng ngân hàng nguồn gen thông qua việc thu thập và lưu giữ hạt giống; đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho các chương trình phục hồi rừng và thích ứng với biến đổi khí hậu đối với các loài cây gỗ quý.
Không chỉ là một bài báo quốc tế
Giá trị của công trình không nằm ở số lượng mẫu hay các phân tích thống kê, mà ở chỗ lần đầu tiên tạo dựng được bộ dữ liệu di truyền tương đối hoàn chỉnh về cây gõ mật trên phạm vi phân bố tự nhiên tại Việt Nam.
Những dữ liệu này sẽ là nền tảng cho việc lựa chọn nguồn giống phù hợp trong phục hồi rừng, tránh nguy cơ làm suy giảm thêm tính đa dạng di truyền do sử dụng sai nguồn vật liệu.
Sự tham gia của TS Nguyễn Thị Thúy Hường cũng tiếp tục khẳng định hướng nghiên cứu nhất quán của chị trong việc ứng dụng công nghệ sinh học để bảo tồn nguồn tài nguyên thực vật Việt Nam. Sau những thành công trong nghiên cứu và phục hồi nguồn gen cây Ba kích tại Ba Chẽ (Quảng Ninh), công trình về Săng đá tiếp tục cho thấy vai trò ngày càng quan trọng của sinh học phân tử trong bảo tồn các loài thực vật quý hiếm.
Chia sẻ về ý nghĩa của công trình, TS Nguyễn Thị Thúy Hường nhấn mạnh: “Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ góp phần thay đổi cách tiếp cận trong bảo tồn các loài cây quý hiếm ở Việt Nam. Bảo tồn không chỉ là giữ lại những cây còn sót lại trong rừng mà cần bảo tồn cả sự đa dạng di truyền của chúng. Chỉ khi nguồn gen được duy trì đầy đủ, quần thể mới có khả năng thích nghi, phục hồi và tồn tại lâu dài trước các tác động của con người và biến đổi khí hậu. Chúng tôi cũng mong rằng bộ dữ liệu di truyền này sẽ trở thành nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về chọn giống, phục hồi hệ sinh thái rừng và bảo tồn nguồn gen thực vật quý hiếm của Việt Nam".
Nguyệt Nhi