Tài liệu được dịch bởi TS. Trần Vinh
Tóm tắt:
Sầu riêng (Durio zibethinus L.; Họ Bombacaceae) là cây ăn quả nhiệt đới được mệnh danh là vua của các loại trái cây và là nguồn giàu hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi. Cơm sầu riêng là nguồn dinh dưỡng tuyệt vời vì có chứa protein, chất béo, chất xơ và carbohydrate. Lá và rễ sầu riêng được biết đến làm thuốc hạ nhiệt và thuốc chống bệnh sốt rét. Sinh học phân tử của cây trồng sẽ giúp cho các nhà lai tạo giống phát triển chiến lược cải thiện giống xa hơn. Vì thế, cần phải xác định và nắm được các gen cần thiết để cải thiện chất lượng quả sầu riêng. Bộ gen của sầu riêng chứa khoảng 46.000 gen gần gấp đôi so với bộ gen của con người (Homo sapiens). Sự hiểu biết về gen của sầu riêng sẽ hữu ích không chỉ trong chọn giống phân tử mà còn sản xuất vi sinh vật của các Protein hoặc enzyme mới. Bài báo này nêu bật các thuộc tính dinh dưỡng và y học của sầu riêng và các nghiên cứu phân tử bao gồm sự hiểu biết về bản sao cũng như việc phác thảo bộ gen mới.
Thông tin chung:
Trái cây là một phần không thể thiếu được trong chế độ ăn uống hằng ngày của chúng ta. Có ít nhất 500 loài trái cây nhiệt đới ăn được ở khu vực châu Á. Trái cây nhiệt đới có thể phân thành 2 nhóm là chủ yếu và thứ yếu. Sầu riêng được phân theo nhóm thứ yếu. Ở Malaysia, quả sầu riêng được coi là vua của các loại trái cây. Nó là loại trái cây đắt tiền và trái chín theo mùa ở nhiều vùng của các nước Đông Nam Á, đặc biệt là ở Malaysia, Thái Lan, Indonesia và Philippine. Tên của sầu riêng xuất phát từ tiếng Malay là ‘Duri’ có nghĩa là ‘gai’của quả. Tên loài ‘zibethinus’ là dựa trên tên của loài cầy hương lớn Ấn Độ (Viverra zibetha) nổi tiếng với mùi xạ hương. Tên sầu riêng được gọi khác nhau ở nhiều nước như: ‘quả chồn hôi’ (châu Á), ‘quả cầy hương (Ấn Độ), ‘quả thối’ (Đức, Hà Lan). Cây sầu riêng trưởng thành bắt đầu cho quả sau 5-7 năm trồng. Mỗi cây sầu riêng sản xuất khoảng 15-800 quả trong mỗi mùa thu hoạch. Quả sầu riêng thường có trọng lượng từ 1-3 kg với đường kính trong khoảng 14-18 cm và chiều dài từ 19-32 cm. Phần ăn được (còn gọi là áo hạt) là thịt của sầu riêng. Quả sầu riêng có dạng hình tròn hoặc hình thuôn, với vỏ bên ngoài có gai nhọn màu xanh hoặc màu nâu. Quả sầu riêng chứa 3-5 ngăn có các đường nứt dọc từ đỉnh cho tới đáy quả và khi chín thì nứt ra hoàn toàn. Hạt sầu riêng có dạng giống như hạt dẻ, chiều dài và đường kính dao động từ 2-6 cm và 2-3 cm theo thứ tự và hạt có màu nâu sáng. Nhìn chung, quả sầu riêng có mùi thơm đặc biệt và mạnh mẽ. Mùi sầu riêng rất nặng (tương tự như mùi trứng thối hoặc hành tây thối) gây ra bởi hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi (VSC) được điều chỉnh bởi enzyme xúc tác methionine gamma lyases (MGL). Vì sầu riêng có mùi nặng như vậy nên nó bị cấm đem lên máy bay hoặc để trong khách sạn và có hạn chế trong việc vận chuyển và bảo quản. Quả sầu riêng cũng được dùng làm nước trái cây, rượu vang và các sản phẩm khác để loại bỏ bớt mùi thơm quá nặng của nó và có thể dễ dàng vận chuyển trên thị trường toàn cầu. Các nước sản xuất chính sầu riêng là Malaysia, Thái Lan, Indonesia và Philippine. Các nước châu Á khác cũng trồng sầu riêng nhưng với quy mô nhỏ và chủ yếu tiêu dùng nội địa. Các quốc gia chính nhập khẩu sầu riêng là Đài Loan, Hồng Kông và Singapore với 90% lượng sầu riêng nhập khẩu từ Malaysia, Thái Lan và Indonesia. Bài viết này cũng nêu bật được các thuộc tính về dinh dưỡng và y học của sầu riêng và nghiên cứu phân tử liên quan đến việc phác thảo bản sao bộ gen của sầu riêng.
Giá trị dinh dưỡng của sầu riêng:
Cơm sầu riêng là nguồn dinh dưỡng quan trọng tuyệt vời trong bữa ăn của con người. Devalaraja et al đã báo cáo rằng cơm sầu riêng là nguồn dinh dưỡng tốt vì nó chứa protein (1,47%), chất béo (5,33%), chất sợi (3,1%) và carbohydrate (27%). Nó cũng giàu vitamin và chất khoáng như vitamin C, axít folic, thiamin, riboflavin, niacin, B6, Vitamin A, kali, sắt, canxi, magiê, natri, kẽm và phốt pho. Cơm sầu riêng cũng chứa axít linoleic (2,20%), axít myristic (2,52%), axít oleic (4,68%), axít 10-octadecenoic (4,86%), axít palmitoleic (9,50%), axít palmitic (32,91%) và axít stearic (35,93%).
Các giống sầu riêng được trồng:
Có 15 giống sầu riêng được đăng ký tại Bộ Nông nghiệp của Malaysia (DOA) đó là: D24, D99 (kob kecil), D123 (Chanee), D145 (Beserah), D158 (Kan yau), D159 (Mon Thong), D169, D168 ( IOI, Ma Muar), D175 (Udang merah, An He), D197 (Raja Kunyit, Musang King), D198 (Kim Hong) và D199 (Bola 828). Ngoài ra có 3 dòng sầu riêng lai được dùng để sản xuất đó là: MDUR78 (D188, dòng từ D24 x D7), MDUR79 (D189, dòng từ D24 x D7) và MDUR88 (D190, dòng từ D24 x D7). Địa điểm của giống và thời gian đăng ký được tóm tắt trong bảng 1. Tại Thái Lan, tiêu chuẩn nông nghiệp (TAS 3-2013) đã thông báo có 7 giống sầu riêng được thương mại hóa đó là: Chanee, Monthong, Karnyao, Kradoomthong, Puangmanee, Nualthongchan và Longlublae. Mongthong và Chanee là các giống phổ biến được trồng rộng rãi với mục đích thương mại tại Thái Lan.
Bảng 1: Các giống sầu riêng đã được đăng ký sản xuất tại Malaysia
|
TT |
Dòng/giống và tên |
Địa điểm |
Ngày và năm* |
|
1 |
D24 |
Bukit Merah Reservoir, Perak |
13/10/1937 |
|
2 |
D99 (kob kecil) |
Nguồn gốc từ Thái Lan |
17/6/1970 |
|
3 |
D123 (Chanee) |
Nguồn gốc từ Thái Lan |
24/7/1971 |
|
4 |
D145 (sầu riêng Baserah, Tuan Mek, sầu riêng Hijau) |
Baserah, Kuantan Pahang |
30/10/1981 |
|
5 |
D158 (Kan yau) |
Nguồn gốc từ Thái Lan |
30/6/1987 |
|
6 |
D159 (Mon Thong, bantal Mas) |
Nguồn gốc từ Thái Lan |
30/6/1987 |
|
7 |
D169 |
Tanah Merah, Kelantan. Nguồn gốc từ Thái Lan |
5/1989 |
|
8 |
D168 (IOI, sầu riêng Ma Muar) |
Muar, Johor |
24/5/1989 |
|
9 |
D175 (Udang merah, Ang He) |
Pulau Pinang |
4/6/1990 |
|
10 |
D197 (Raja Kunyit, Musang King) |
Tanah Merah, Kelantan |
9/12/1993 |
|
11 |
D198 (Kim Hong) |
Batu Pahat, Johor |
3/2013 |
|
12 |
D199 (Bola 828) |
Batu Pahat, Johor |
3/2013 |
|
13 |
D188 (MDUR 78) |
Stesen Mardi Jerangau, Kemaman, Terengganu (dòng từ D24 x D7) |
30/8/1991 |
|
14 |
D189 (MDUR 79) |
Stesen Mardi Jerangau, Kemaman, Terengganu (dòng từ D24 x D7) |
30/8/1991 |
|
15 |
D190 (MDUR 88) |
Stesen Mardi Jerangau, Kemaman, Terengganu (dòng từ D24 x D7) |
1/7/1992 |
|
* Ngày đăng ký với Bộ Nông nghiệp Malaysia |
|||
Sử dụng sầu riêng trong y học cổ truyền:
Theo truyền thống ở châu Á, nước sắc từ lá và rễ sầu riêng có tác dụng hạ sốt và thuốc sắc được sử dụng để hạ nhiệt và chống bệnh sốt sét. Nó cũng được dùng để điều trị long đờm, giảm cảm lạnh và điều trị các bệnh về da, vàng da, sưng tấy. Cơm sầu riêng được cho là có tính nóng đối với cơ thể con người; tuy nhiên, nó chưa được nghiên cứu lâm sàng. Trái sầu riêng có tiềm năng lớn trong việc trị liệu và dược liệu như tăng cường hệ miễn dịch và chữa lành vết thương. Một số nghiên cứu cho thấy rằng sầu riêng có chất chống oxy hóa, chống ung thư, chống bệnh tim mạch, chống bệnh đái tháo đường và chống béo phì. Ngoài ra, có thể cải thiện hệ thống tiêu hóa, chữa bệnh mất ngủ, chữa hạ huyết áp và giảm các triệu chứng của trầm cảm, lo âu và rối loạn căng thẳng. Cơm sầu riêng có đặc tính kích thích tình dục và một số cộng đồng địa phương cho rằng ăn sầu riêng kết hợp với uống rượu sẽ dẫn đến tử vong; tuy nhiên chưa có bằng chứng khẳng định về vấn đề này. Các nghiên cứu trước đây cũng đã thông báo rằng việc sử dụng cơm sầu riêng sẽ tăng cường khả năng sinh sản và các nghiên cứu được tiến hành để tìm hiểu hiệu quả trong việc điều trị vô sinh PCOS (hội chứng buồng trứng đa nang). Mặc dầu trái sầu riêng có hiệu quả trong việc chống lại thành phần của hội chứng chuyển hóa nhưng các nghiên cứu cụ thể về cơ chế rụng trứng và rối loạn kinh nguyệt cần phải được tiến hành.
Nghiên cứu chỉ thị phân tử:
Chỉ thị phân tử DNA rất hữu ích trong chương trình chọn giống cây trồng để phát triển các giống mới cao cấp với những đặc điểm mong muốn. Chỉ thị phân tử DNA được xác định dựa vào sự khuếch đại ngẫu nhiên đa hình (RAPD), đoạn giới hạn độ dài đa hình (RFLP), chuỗi lặp lại đơn giản liên tục (ISSR), chuỗi lặp lại đơn giản (SSRs). Chúng có thể được sử dụng để phân tích đa dạng di truyền giữa các giống và các loài. Ruwaida và cộng sự (2009) đã nghiên cứu biến thiên di truyền trong và giữa 5 giống sầu riêng của Indonesia đó là: Sukun, Sunan, Kani, Monthong và Petruk và đã cho thấy có sự tương quan di truyền giữa các giống sầu riêng khác nhau của Indonesia. Kỹ thuật phân tích RAPD còn được sử dụng để nghiên cứu 14 giống sầu riêng Thái Lan, được tiến hành bởi Vanijajiva (2011) và kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với phân loại giống của các giống sầu riêng đã nghiên cứu trước đó.
Thuộc tính hệ gen của sầu riêng:
Số nhiễm sắc thể lưỡng bội của cây sầu riêng là 56 (1n = 28, 2n = 56). Với sự lôi cuốn huyền bí của sầu riêng đã làm các nhà nghiên cứu khoa học tìm tòi về bộ gen của nó. Cho đến gần đây vẫn chưa có đủ thông tin về phân tử của cây sầu riêng vì các nghiên cứu ở mức độ phân tử còn rất ít. Tuy nhiên, vào tháng 10 năm 2017 Teh và cộng sự đã công bố việc phát thảo bộ gen của giống sầu riêng thương mại quan trọng đó là giống Musang King (tiếng Trung Quốc gọi là Mao Shan Wang). Báo cáo về phát thảo bộ gen của sầu riêng đã cung cấp một số thông tin chi tiết về các thuộc tính của nó. Một số thuộc tính quan trọng của bộ gen sầu riêng được tóm tắt trong bảng 2.
Bảng 2: Một số thuộc tính quan trọng của bộ gen giống sầu riêng
‘Musang king’ dựa vào sự phác thảo bộ gen của nó
|
TT |
Đặc trưng của bộ gen |
Chi tiết của bộ gen |
|
1 |
Kích thước bộ gen (ước tính) |
738 Mb |
|
2 |
Tổng chiều dài của chuỗi trình tự bộ gen (có khoảng trống) (bp) |
715.230.256 |
|
3 |
Tổng chiều dài của chuỗi trình tự bộ gen (không có khoảng trống) (bp) |
712.186.256 |
|
4 |
Gen và gen giả |
44.795 |
|
5 |
Gen mã hóa protein |
35.832 |
|
6 |
Gen không mã hóa |
1.329 |
|
7 |
Chiều dài trung bình của gen (bp) |
4.117 |
|
8 |
Chiều dài nhỏ nhất của gen (bp) |
68 |
|
9 |
Chiều dài lớn nhất của gen (bp) |
117.665 |
|
10 |
Chiều dài trung bình của chuỗi mã hóa (bp) |
1.700,4 |
|
11 |
Số exon trung bình/gen |
5,8 |
|
12 |
Số exon lớn nhất/bản sao |
79 |
Dựa vào phân tích bộ gen phát thảo, Teh và cộng sự đã cho rằng lớp gen còn gọi là các enzyme xúc tác methionne gamma lyases (MGL) chịu trách nhiệm về mùi hăng của sầu riêng. MGL điều chỉnh hợp chất mùi lưu huỳnh dễ bay hơi (VSC) gây ra mùi trứng thối hoăc hành tây thối. Thông thường, hầu hết các cây trồng chỉ chứa hai (2) bản sao của MGL, nhưng số bản sao MGL trong bộ gen của sầu riêng là bốn (4) và điều này có thể giải thích tại sao quả sầu riêng tạo ra lượng lớn hợp chất có mùi (VSC) như vậy.
Phân tích bộ gen phát thảo cho thấy cây bông là có quan hệ họ hàng gần nhất với cây sầu riêng. Phân tích sâu hơn về bộ gen sầu riêng còn giúp cho các nhà khoa học hiểu hơn về bí mật của loài trái cây vua này và mở đường cho các nhà chọn giống tạo ra các giống sầu riêng mới có thể chịu hạn, chịu nhiệt độ cao hoặc tạo ra các giống có hàm lượng đường thấp cho những người mắc bệnh tiểu đường.
Hướng nghiên cứu trong tương lai:
Đối với cây sầu riêng và cải thiện chất lượng quả sầu riêng, việc nghiên cứu phát triển các giống mới có khả năng kháng sâu bệnh và chịu được hạn hán là cần phải quan tâm. Mặt khác, nghiên cứu làm giảm mùi nặng trong quả sầu riêng bởi các gen qui định và kéo dài thời gian sau thu hoạch của quả cũng cần nghiên cứu để cải thiện sầu riêng trong tương lai. Nghiên cứu bộ gen theo chiều sâu để hiểu hơn cơ chế phân tử và các con đường khác nhau để thiết lập chiến lược cải thiện sầu riêng từ các giống truyền thống cũng như các nguồn gen chọn lọc.
Thời hạn sử dụng tiêu chuẩn của quả sầu riêng là khoảng 2-3 tuần. Vì vậy nghiên cứu phân tử, đặc biệt là giải mã sẽ giúp phát hiện các gen quan trọng trong hệ thống sinh học tổng hợp ethylene chịu trách nhiệm đến quá trình chín của quả sầu riêng. Nếu chúng ta tăng thời hạn sử dụng sau thu hoạch thì nó sẽ giảm tổn thất kinh tế rất to lớn trong sản xuất sầu riêng.
Kết luận:
Sầu riêng là nguồn cung cấp dinh dưỡng và dược liệu tốt cho sức khỏe của con người. Bản thảo bộ gen sầu riêng cho thấy có sự hiện diện của 4 bản sao của MGL cung cấp thông tin chi tiết trong việc tổng hợp VSC chịu trách nhiệm đến hương thơm độc đáo của quả sầu riêng. Phân tích sâu hơn về bộ gen đã làm sáng tỏ các gen điều chỉnh chất lượng và các đặc tính di truyền định lượng của quả sầu riêng, từ đó thiết lập chiến lược cải thiện chất lượng giống sầu riêng trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Nurul Arneida Husin, Sadequr Rahman, Rohini Karunakaran & Subhash Janardhan Bhore, 2018. A review on the nutritional, medicinal, molecular and genome attributes of Durian (Durio zibethinus L.), the King of fruits in Malaysia.
Sầu riêng Musang King (D197) của Malaysia