Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu bảo tồn một số loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:216

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường "Nghiên cứu bảo tồn một số loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai" trình bày các nội dung chính sau: Đánh giá thực trạng đa dạng sinh học và xác định được một số loài dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai; Đề xuất một số giải pháp bảo tồn một số loài dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu bảo tồn một số loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM –––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN HOÀNG NGHIÊN CỨU BẢO TỒN MỘT SỐ LOÀI CÂY DƯỢC LIỆU CÓ NGUY CƠ BỊ ĐE DỌA TẠI VƯỜN QUỐC GIA HOÀNG LIÊN, TỈNH LÀO CAI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2023
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM –––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN HOÀNG NGHIÊN CỨU BẢO TỒN MỘT SỐ LOÀI CÂY DƯỢC LIỆU CÓ NGUY CƠ BỊ ĐE DỌA TẠI VƯỜN QUỐC GIA HOÀNG LIÊN, TỈNH LÀO CAI Ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 9.44.03.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Hoàng Văn Hùng 2. PGS.TS. Trần Đăng Khánh THÁI NGUYÊN - 2024
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Hoàng
ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của nhiều cá nhân và cơ quan nghiên cứu trong nước. Trước hết, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Hoàng Văn Hùng, PGS.TS. Trần Đăng Khánh, với cương vị người hướng dẫn khoa học, đã giúp đỡ cho nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của tập thể cán bộ, giảng viên Phân hiệu Đại học Thái Nguyên tại tỉnh Lào Cai, Khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Viện Di truyền Nông nghiệp trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tác giả chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của ban lãnh đạo Vườn Quốc gia Hoàng Liên, UBND thị xã Sa Pa trong việc cung cấp tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài, hợp tác trong điều tra. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự giúp đỡ của cán bộ, viên chức Phòng Đào tạo – Nghiên cứu khoa học và Hợp tác quốc tế - Phân hiệu Đại học Thái Nguyên tại tỉnh Lào Cai; Khoa Môi trường - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên; Viện Di truyền Nông nghiệp – Viện khoa học nông nghiệp Việt Nam. Nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan trên. Xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào tạo - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án của mình. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Nguyễn Hoàng
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... vi DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................x MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...............................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................3 4. Đóng góp mới của luận án ......................................................................................4 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................5 1.1. Tổng quan về bảo tồn đa dạng sinh học ...............................................................5 1.1.1. Đa dạng sinh học và bảo tồn đa dạng sinh học .................................................5 1.1.2. Đa dạng di truyền và đánh giá đa dạng di truyền..............................................6 1.1.3. Các yếu tố sinh thái, môi trường và ảnh hưởng của nó đến bảo tồn đa dạng sinh học.............................................................................................................14 1.2. Tài nguyên cây dược liệu ...................................................................................17 1.2.1. Tài nguyên cây dược liệu trên thế giới............................................................17 1.2.2. Tài nguyên cây dược liệu ở Việt Nam ............................................................18 1.3. Hoạt động bảo tồn cây dược liệu trên thế giới và ở Việt Nam ..........................19 1.3.1. Các mối đe dọa đối với tài nguyên cây dược liệu ...........................................19 1.3.2. Quan điểm và cách tiếp cận trong bảo tồn tài nguyên cây dược liệu .............19 1.3.3. Hoạt động bảo tồn cây dược liệu ....................................................................21 1.3.4. Tổng quan một số phương pháp trong nghiên cứu bảo tồn cây dược liệu ......27 1.4. Cách tiếp cận trong xác định loài có nguy cơ bị đe dọa ....................................30 1.4.1. Quan điểm của IUCN ......................................................................................30 1.4.2. Quan điểm của Việt Nam ................................................................................31 1.4.3. Quan điểm dựa trên kiến thức bản địa (cộng đồng) ........................................32
iv 1.5. Tổng quan về khu vực nghiên cứu và các nghiên cứu về cây dược liệu tại VQG Hoàng Liên ......................................................................................................34 1.5.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế -xã hội khu vực nghiên cứu .................................34 1.5.2. Các nghiên cứu về cây dược liệu ở VQG Hoàng Liên ...................................40 1.6. Hướng tiếp cận nghiên cứu của đề tài ................................................................41 1.6.1. Nhận xét rút ra từ nghiên cứu tổng quan.........................................................41 1.6.2. Định hướng nghiên cứu của đề tài ..................................................................42 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................44 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .........................................................................44 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................44 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................44 2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................44 2.2.1. Đánh giá tình trạng nguy cấp của một số loài cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên ................................................................................................44 2.2.2. Đặc điểm sinh thái tự nhiên của một số cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn ..............................................................................................................44 2.2.3. Kết quả định danh và đánh giá đa dạng di truyền một số loài cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn ..............................................................................44 2.2.4. Một số giải pháp bảo tồn cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên .......45 2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................45 2.3.1. Phương pháp điều tra, khảo sát, đánh giá về tình trạng nguy cấp của một số loài cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên ...............................................45 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh thái tự nhiên của một số cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn ....................................................................46 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu dịnh danh và đánh giá đa dạng di truyền một số loài cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn bằng chỉ thị phân tử ......................49 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu trong đề xuất giải pháp bảo tồn ..............................52 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................53 3.1. Đánh giá tình trạng nguy cấp của một số loài cây dược liệu tại VQG Hoàng Liên ...............................................................................................................53 3.1.1. Hiện trạng đa dạng sinh học và cây dược liệu tại VQG Hoàng Liên .............53 3.1.2. Tình hình khai thác và sử dụng cây dược liệu VQG Hoàng Liên ...................58
v 3.1.3. Những kiến thức bản địa về đặc điểm và công dụng của một số cây dược liệu làm thuốc ở VQG Hoàng Liên ...........................................................................59 3.1.4. Xác định một số loài cây dược liệu quý hiếm và có nguy cơ bị tuyệt chủng tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên ......................................................................62 3.2. Đặc điểm sinh thái tự nhiên của một số cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn .......................................................................................................................75 3.2.1. Đặc điểm sinh thái tự nhiên của cây Bàn tay ma (Heliciopsis lobata) ...........75 3.2.2. Đặc điểm sinh thái tự nhiên của cây Hoàng liên chân gà (Coptis quinquesecta) ...77 3.2.3. Đặc điểm sinh thái tự nhiên của cây Hoàng tinh hoa đỏ (Polygonatum kingianum).......................................................................................84 3.3. Kết quả định danh và đánh giá đa dạng di truyền một số loài cây dược liệu có nguy cơ cần được bảo tồn bằng chỉ thị phân tử....................................................92 3.3.1. Kết quả định danh và đánh giá đa dạng di truyền của cây Bàn tay ma dựa trên trình tự ITS .........................................................................................................92 3.3.2. Kết quả định danh và đánh giá đa dạng di truyền các mẫu Hoàng liên chân gà dựa trên trình tự ITS ....................................................................................95 3.3.3. Kết quả định danh và đánh giá đa dạng di truyền các mẫu Hoàng tinh đỏ dựa trên trình tự TrnL-TrnF IGS .............................................................................100 3.4. Một số giải pháp bảo tồn cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên ........106 3.4.1. Cơ sở lý luận của đề xuất giải pháp ..............................................................106 3.4.2. Đề xuất giải pháp ..........................................................................................107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................109 1. Kết luận ...............................................................................................................109 2. Kiến nghị .............................................................................................................109 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................110 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................129 PHỤ LỤC ...............................................................................................................130
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt ADN deoxyribonucleic acid Axit deoxyribonucleic Botanic Gardens BGCI Tổ chức các Vườn thực vật quốc tế Conservation International BTTN Bảo tồn thiên nhiên CR Critically Endangered Cực kỳ nguy cấp DD Data Deficient Thiếu dữ liệu ĐDSH Đa dạng sinh học EN Endangered Nguy cấp United States Environmental EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Protection Agency Food and Agriculture FAO Organization of the United Tổ chức nông lương thế giới Nations Good Agricultural and Thực hành tốt nuôi trồng và thu hái GACP-WHO Collection Practices - World theo khuyến cáo của Tổ chức y tế Health Organization thế giới Indigenous and Local ILK Kiến thức bản địa và địa phương Knowledge Indigenous peoples and Người dân bản địa và các cộng đồng IPLCs Local communities đia phương International Union for Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc IUCN Conservation of Nature and tế Natural Resources LC Least Concern Ít được quan tâm LR Low Risk Ít có nguy cơ Medicinal Plants Specialist MPSG Nhóm chuyên gia cây dược liệu Group NT Near Threatened Sắp bị đe dọa
vii ÔTC Ô tiêu chuẩn PRA Participatory Rural Appraisal Đánh giá nông thôn có sự tham gia Plymouth Routines in Phần mềm thống kê trong nghiên PRIMER Multivariate Ecological cứu sinh thái đa biến Research RRA Rapid Rural Appraisal Đánh giá nhanh nông thôn SARC Species at Risk Committee Uỷ ban các loài có nguy cơ Species Survival SSC Ủy ban cho sự sinh tồn của loài Commission Traditional Chinese TCM Thuốc truyền thống của Trung Quốc Medicine TCN Trước công nguyên Trade Records Analysis of Mạng lưới giám sát buôn bán động TRAFFIC Flora and Fauna in vật, thực vật hoang dã Commerce United Nations Environment Chương trình môi trường của Liên UNEP Programme hợp quốc VQG Vườn Quốc gia VTV Vườn thực vật VU Vulnerable Sẽ nguy cấp WB World Bank Ngân hàng Thế giới WHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới WWF Wide Fund For Nature Tổ chức quỹ thiên nhiên toàn thế giới
viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Hiện trạng dân số và lao động các xã thuộc VQG Hoàng Liên ...............38 Bảng 2.1. Mô tả vị trí các ô tiêu chuẩn .....................................................................46 Bảng 2.2. Thành phần phản ứng PCR .......................................................................50 Bảng 2.3. Chu trình phản ứng PCR...........................................................................51 Bảng 3.1. Thống kê thành phần các loài thực vật VQG Hoàng Liên .......................53 Bảng 3.3. Thống kê thành phần các loài cây dược liệu VQG Hoàng Liên...............57 Bảng 3.4. Tần suất lấy cây dược liệu và số người/hộ đi lấy của người dân thuộc khu vực Vườn Quốc gia Hoàng Liên .....................................................59 Bảng 3.5. Tổng hợp các loài cây dược liệu trong khu vực VQG Hoàng Liên thường được cộng đồng sử dụng............................................................59 Bảng 3.6. Danh sách các loài cây dược liệu có nguy cơ tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên theo đánh giá của IUCN.....................................................62 Bảng 3.7. Danh sách các loài cây dược liệu tại VQG Hoàng Liên có nguy cơ theo Sách Đỏ Việt Nam 2007 ................................................................64 Bảng 3.8. Liệt kê các loài cây dược liệu tại VQG Hoàng Liên có nguy cơ theo khảo sát của cộng đồng ..........................................................................66 Bảng 3.9. Kết quả đánh giá các loài cây dược liệu có nguy cơ tại VQG Hoàng Liên của cộng đồng ................................................................................67 Bảng 3.10. Kết quả đánh giá các loài cây dược liệu theo nhu cầu sử dụng tại VQG Hoàng Liên của cộng đồng ..........................................................68 Bảng 3.11. Đánh giá mức độ các loài dược liệu nguy cấp dựa vào cộng đồng ........69 Bảng 3.12. Danh sách các loài cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên .........71 có nguy cơ theo đánh giá của cộng đồng ..................................................................71 Bảng 3.13. So sánh kết quả đánh giá các loài có nguy cơ dựa vào cộng đồng với đánh giá của IUCN và Sách Đỏ Việt Nam ............................................74 Bảng 3.14. Khoảng cách di truyền theo cặp (genetic distance pairwise) giữa Bàn tay ma và các loài tham chiếu bằng mô hình Kimura-2 parameter ................................................................................................94
ix Bảng 3.15. Danh sách mẫu Hoàng liên chân gà được sử dụng trong nghiên cứu ....95 Bảng 3.16. Vị trí SNPs trong chuỗi nucleotide của các mẫu Hoàng liên chân gà ....97 Bảng 3.17. Khoảng cách di truyền theo cặp (genetic distance pairwise) giữa các mẫu hoàng liên chân gà bằng mô hình Kimura-2 parameter .................98 Bảng 3.18. Danh sách mẫu Hoàng tinh hoa đỏ được sử dụng trong nghiên cứu ....100 Bảng 3.19. Vị trí SNPs trong chuỗi nucleotide của các mẫu Hoàng tinh hoa đỏ ...102 Bảng 3.20. Khoảng cách di truyền theo cặp (genetic distance pairwise) giữa các mẫu hoàng tinh đỏ bằng mô hình Kimura-2 parameter .......................103
x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ khu vực nghiên cứu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên ............34 Hình 3.1. Cây Bàn tay ma phát hiện tại khu vực nghiên cứu ............................76 Hình 3.2. Cây Hoàng liên chân gà .....................................................................78 Hình 3.3. Mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái môi trường với cây Hoàng liên chân gà (Sử dụng chức năng Hierarchical Cluster analysis trong phần mềm Primer v5.0) ..................................................................79 Hình 3.4. Mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái môi trường với cây Hoàng liên chân gà (Sử dụng chức năng Non-metric Multi-Dimensional Scaling trong phần mềm Primer v5.0) ............................................80 Hình 3.5. Mối quan hệ giữa các loài với cây Hoàng liên chân gà (Sử dụng chức năng Hierarchical Cluster analysis trong phần mềm Primer v5.0) ................................................................................................82 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa các loài với cây Hoàng liên chân gà (Sử dụng chức năng Non-metric Multi-Dimensional Scaling trong phần mềm Primer v5.0) ....................................................................................83 Hình 3.7. Cây Hoàng tinh hoa đỏ tại khu vực nghiên cứu ................................86 Hình 3.8. Mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái môi trường với cây Hoàng tinh hoa đỏ (Sử dụng chức năng Hierarchical Cluster analysis trong phần mềm Primer v5.0) .....................................................................................87 Hình 3.9. Mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái môi trường với cây Hoàng tinh hoa đỏ (Sử dụng chức năng Non-metric Multi-Dimensional Scaling trong phần mềm Primer v5.0) ............................................87 Hình 3.10. Mối quan hệ giữa các loài với cây Hoàng tinh hoa đỏ (Sử dụng chức năng Hierarchical Cluster analysis trong phần mềm Primer v5.0) ................................................................................................89 Hình 3.11. Mối quan hệ giữa các loài với cây Hoàng tinh hoa đỏ (Sử dụng chức năng Non-metric Multi-Dimensional Scaling trong phần mềm Primer v5.0) ....................................................................................90
xi Hình 3.12. Ảnh điện di các mẫu bàn tay ma trên gel agarose 1,5% với cặp mồi ITS1/ITS2 .......................................................................................93 Hình 3.13. Mối quan hệ di truyền giữa Bàn tay ma và các loài tham chiếu dựa trên trình tự ITS. Các số gần nút thể hiện tỷ lệ bootstrap ...............95 Hình 3.14. Ảnh điện di mẫu hoàng liên chân gà trên gel agarose 1,5% với cặp mồi ITS1/ITS2 ................................................................................96 Hình 3.15. Mối quan hệ di truyền 11 mẫu Hoàng liên chân gà dựa trên trình tự ITS. Các số gần nút thể hiện tỷ lệ bootstrap ...................................99 Hình 3.16. Ảnh điện di mẫu hoàng tinh đỏ trên gel agarose 1,5% với cặp mồi trnL/trnF........................................................................................101 Hình 3.17. Mối quan hệ di truyền 21 mẫu Hoàng tinh hoa đỏ dựa trên trình tự lục lạp trnL-trnF IGS. Các số gần nút thể hiện tỷ lệ bootstrap ....104
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, thế giới đang đứng trước 5 cuộc khủng hoảng lớn, đó là dân số, lương thực, năng lượng, tài nguyên và sinh thái. Năm cuộc khủng hoảng này đều liên quan chặt chẽ với môi trường và làm cho chất lượng cuộc sống của con người có nguy cơ suy giảm. Hay nói cách khác, chúng ta đang đứng trước một cuộc khủng hoảng môi trường. Một trong các biểu hiện của khủng hoảng môi trường đó chính là số chủng loài động - thực vật bị tuyệt chủng đang gia tăng, thực chất đó là biểu hiện của sự suy thoái đa dạng sinh học. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, bảo tồn đa dạng sinh học là một trong những nhiệm vụ cấp bách của tất cả các quốc gia trên Thế giới. Trong nghiên cứu, bảo tồn đa dạng sinh học thì nghiên cứu các loài thực vật, đặc biệt loài quý hiếm có nguy cơ bị đe dọa được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm. Bởi vì, thực vật là mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn trong các hệ sinh thái, nó là môi trường sống của các loài sinh vật khác sống. Khi nghiên cứu về đa dạng thực vật chúng ta phải nghiên cứu về đa dạng hệ sinh thái, đa dạng loài và đa dạng di truyền. Lý do là các hệ sinh thái khác nhau thì có đa dạng về loài khác nhau và một loài ở các hệ sinh thái khác nhau thì có đa dạng di truyền khác nhau. Việc ứng dụng chỉ thị sinh học phân tử vào nghiên cứu đa dạng di truyền nhằm xác định mức độ đa dạng di truyền có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng do các loài có tính đa dạng di truyền thấp thường có khả năng thích nghi kém với các điều kiện môi trường. Lãnh thổ Việt Nam chịu sự chi phối về hoạt động địa chất của hai địa khối Indonesia (từ Mường Tè - Lai Châu ở cực Tây Bắc đến Trung Bộ, Nam Bộ) và Hoa Nam (Vùng Bắc Bộ). Từ đó hình thành thảm thực vật phong phú, đa dạng với khoảng 16.000 loài thực vật (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2008). Nguồn tài nguyên cây cỏ tập trung chủ yếu ở 6 trung tâm đa dạng sinh vật trong cả nước là: Đông bắc, Hoàng Liên Sơn, Cúc Phương, Bạch Mã, Tây Nguyên và Cao nguyên Đà Lạt. Hoàng Liên Sơn là một trong những khu rừng đặc dụng quan trọng của Việt Nam với diện tích vùng lõi là 29.845 ha và 38.724 ha vùng đệm, chủ yếu là rừng nguyên sinh có thảm thực vật phong phú, đa dạng. VQG Hoàng Liên tỉnh Lào Cai được coi là một trong
2 những trung tâm đa dạng sinh học (ĐDSH) bậc nhất Việt Nam với nhiều loài thực vật bản địa và quí hiếm của Việt Nam. VQG Hoàng Liên cũng là VQG duy nhất ở Việt Nam có điều kiện khí hậu đặc thù và hệ sinh thái rừng riêng biệt, với quần xã thực vật ôn đới trên núi. Có nhiều loài chiếm ưu thế: Thích (Acer chapaense), Chân chim (Scheffera chaphaensis), Đỗ quyên (Rhododendron) v.v. Với những đặc điểm về khí hậu, địa hình và các điều kiện tự nhiên khác đã tạo cho VQG này có tính đa dạng sinh học cao. Theo một số nghiên cứu VQG Hoàng Liên có khoảng 2.847 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1.064 chi, 299 họ, 06 ngành thực vật. Trong 149 loài cây quý hiếm có 133 loài trong Sách Đỏ Việt Nam và 16 loài có nguy cơ tuyệt chủng trên thế giới (Nguyen Nghia Thin và Nguyen Thi Thoi, 1998). VQG Hoàng Liên là vùng có nhiều loài cây dược liệu quý như: Sâm Vũ diệp, Trúc tiết nhân sâm, các loại Hoàng liên, Đỗ trọng, Thổ hoàng liên, Dâm dương hoắc là những cây thuốc không nơi nào có ở Việt Nam. Ngoài ra, Lan hài, Lan kim tuyến, Lan 1 lá, Củ bình vôi, Hoàng tinh,… là những cây thuốc quý nhiều nơi có nhưng đã cạn kiệt, nay chỉ còn ở Sa Pa. Một số loài bản địa của VQG Hoàng Liên như Bách xanh (Calocedrus macrolepis), Thông đỏ (Taxus chinensis), Vân sam Hoàng Liên (Abies delavayi); Vượn đen Đông Bắc (Nomasscus), Hồng hoàng (Buceros bicornis), Voọc bạc má (Trachypithecus) v.v. VQG Hoàng Liên có sự đặc thù là có dân cư (đặc biệt là người dân tộc thiểu số) sinh sống trong khu vực lõi của vườn. Sự đa dạng sinh học của VQG Hoàng Liên đã có vai trò quan trọng đối với đời sống sinh kế và sản xuất của người dân nơi đây và đang đóng góp vào sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là phát triển du lịch của Sa Pa nói riêng và của tỉnh Lào Cai nói chung. Bên cạnh đó, các hoạt động du lịch, xây dựng các công trình v.v. đã tác động lớn tới hệ sinh thái và đa dạng loài tại VQG Hoàng Liên. Tuy nhiên, cho tới nay, các nghiên cứu ở VQG Hoàng Liên chủ yếu tập trung vào việc liệt kê các loài động, thực vật và giới thiệu những nét đặc trưng chung về môi trường, sinh thái. Đến nay có rất ít công trình nghiên cứu tổng thể về cây dược liệu, đặc biệt là các loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai. Danh lục các loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa chủ yếu dựa vào các tiêu chuẩn của IUCN hoặc các tiêu chuẩn trong xác định loài của Sách Đỏ Việt
3 Nam, trong khi đó ở nhiều vùng cụ thể và tiểu vùng sinh thái nhất định loài có nguy cơ bị đe dọa có thể được xác định bởi nhiều tiêu chí khác; và hiện tại cũng ít các nghiên cứu xác định được mối quan hệ giữa các yếu tố sinh thái – môi trường ảnh hưởng đến sự phân bố các loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa. Đặc biệt, còn ít những nghiên cứu sâu về đa dạng di truyền bằng chỉ thị sinh học phân tử đối với loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai. Xuất phát từ yêu cầu trên, rất cần thiết phải thực hiện những nghiên cứu mang tính hệ thống và có cơ sở khoa học để từ đó định hướng giải pháp cho bảo tồn cây dược liệu, đây chính là lý do để tiến hành đề tài “Nghiên cứu bảo tồn một số loài cây dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Xác định được một số loài cây dược liệu có nguy cơ tại VQG Hoàng Liên và tiến hành các nghiên cứu để đề xuất các giải pháp bảo tồn. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá thực trạng đa dạng sinh học và xác định được một số loài dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai; - Xác định yếu tố sinh thái - môi trường tác động đến sự phân bố của loài thực vật có nguy cơ bị tuyệt chủng tại khu vực nghiên cứu; - Đánh giá quan hệ di truyền của một số loài dược liệu có nguy cơ bị đe dọa bằng chỉ thị sinh học phân tử; - Đề xuất một số giải pháp bảo tồn một số loài dược liệu có nguy cơ bị đe dọa tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã cung cấp thêm nhiều dẫn liệu, thông tin khoa học về điều kiện sinh thái và môi trường, sự phân bố, đa dạng di truyền, thực trạng nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng phục vụ cho công tác nghiên cứu về bảo tồn, phát triển nguồn gen cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên.
4 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Những giải pháp được áp dụng sẽ góp phần bảo tồn bền vững tài nguyên cây dược liệu tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên và thúc đẩy sự phát triển, khai thác, sử dụng có hiệu quả nguồn gen cây dược liệu quý, nâng cao thu nhập cho người dân. 4. Đóng góp mới của luận án - Sử dụng tri thức bản địa đã đánh giá được thực trạng nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng của 15 loài dược liệu quý hiếm tại VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai, bao gồm 07 loài rất nguy cấp, 05 loài nguy cấp, 03 loài sẽ nguy cấp cần được bảo tồn. - Đã đánh giá được mức độ đa dạng di truyền, xác định được marker phân tử nhận dạng (barcode) của 3 loài cây Bàn tay ma (Heliciopsis lobata (Merr.) Sleum), Hoàng liên chân gà (Coptis quinquesecta W. T. Wang) và Hoàng tinh hoa đỏ (Polygonatum kingianum Coll et Hemsl.); xác định được một số yếu tố sinh thái - môi trường và các loài thực vật có quan hệ với sự phân bố các loài cây dược liệu này, từ đó đề xuất những giải pháp tối ưu để bảo tồn các loài cây dược liệu quý hiếm tại Vườn Quốc gia Hoàng Liên.
5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về bảo tồn đa dạng sinh học 1.1.1. Đa dạng sinh học và bảo tồn đa dạng sinh học 1.1.1.1. Khái niệm về đa dạng sinh học Thuật ngữ đa dạng sinh học được định nghĩa lần đầu tiên bởi Norse và McManus (1980) trên cơ sở hai khái niệm gần gũi là "đa dạng di truyền" (lượng biến dị di truyền trong loài) và "đa dạng sinh thái" (số loài trong một quần xã sinh vật). Thuật ngữ đa dạng sinh học rút ngắn (Biodiversity) gắn liền với tên tuổi của Walter G. Rosen vào năm 1985 khi lập kế hoạch cho hội nghị "Diễn đàn quốc gia về Đa dạng sinh học" được tổ chức tại thủ đô Washington, Hoa Kỳ năm 1986 (Wilson EO., 1988). Từ đó đến nay, có nhiều định nghĩa khác nhau về đa dạng sinh học được đưa ra. Trong đó, định nghĩa về đa dạng sinh học được sử dụng trong Công ước Đa dạng Sinh học (United Nations, 1992) và Chiến lược Đa dạng Sinh học toàn cầu (WRI, IUCN và UNEP, 1992) được coi là "toàn diện và đầy đủ nhất", nó được sử dụng chính thức trong các văn bản quốc tế về đa dạng sinh học. Theo đó: "Đa dạng sinh học được dùng để chỉ sự phong phú và đa dạng của giới sinh vật từ mọi nguồn trên Trái Đất, nó bao gồm sự đa dạng trong cùng một loài, giữa các loài và sự đa dạng hệ sinh thái". Như vậy, đa dạng sinh học cần được xem xét ở ba cấp độ: Đa dạng nguồn gen, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái. 1.1.1.2. Khái niệm về bảo tồn Theo Luật Đa dạng sinh học năm 2018 quy định: - Bảo tồn đa dạng sinh học là việc bảo vệ sự phong phú của các hệ sinh thái tự nhiên quan trọng, đặc thù hoặc đại diện; bảo vệ môi trường sống tự nhiên thường xuyên hoặc theo mùa của loài hoang dã, cảnh quan môi trường, nét đẹp độc đáo của tự nhiên; nuôi, trồng, chăm sóc loài thuộc Danh mục loài nguy cấp, quý, hiếm được ưu tiên bảo vệ; lưu giữ và bảo quản lâu dài các mẫu vật di truyền.
6 - Bảo tồn tại chỗ (in-situ) là bảo tồn loài hoang dã trong môi trường sống tự nhiên của chúng; bảo tồn loài cây trồng, vật nuôi đặc hữu, có giá trị trong môi trường sống, nơi hình thành và phát triển các đặc điểm đặc trưng của chúng. - Bảo tồn chuyển chỗ (ex-situ) là bảo tồn loài hoang dã ngoài môi trường sống tự nhiên thường xuyên hoặc theo mùa của chúng; bảo tồn loài cây trồng, vật nuôi đặc hữu, có giá trị ngoài môi trường sống, nơi hình thành và phát triển các đặc điểm đặc trưng của chúng; lưu giữ, bảo quản nguồn gen và mẫu vật di truyền trong các cơ sở khoa học và công nghệ hoặc cơ sở lưu giữ, bảo quản nguồn gen và mẫu vật di truyền. 1.1.2. Đa dạng di truyền và đánh giá đa dạng di truyền 1.1.2.1. Khái niệm đa dạng di truyền Đa dạng di truyền là nguồn đa dạng sinh học cơ bản đã được các tác giả khác nhau định nghĩa là “bất kỳ thước đo nào định lượng mức độ biến đổi di truyền trong một quần thể” (Hughes và cs., 2008) hoặc “bản chất của sự biến đổi của sinh vật và loài trên Trái Đất” (Elliott, 2002). Theo Ennos và cs. (2000), đa dạng di truyền thể hiện “phạm vi và tổng số biến thể di truyền trong một quần thể hoặc các quần thể”, trong đó thuật ngữ đa dạng, có nghĩa đơn giản là trạng thái thể hiện sự khác biệt, khác biệt hoặc đa dạng, mở rộng ra nó là biểu thị tổng số các sự khác biệt. Sự đa dạng di truyền giúp các loài có khả năng thích nghi khi môi trường thay đổi. Do đó, sự đa dạng di truyền lớn - một nguồn gen lớn - ảnh hưởng tích cực đến khả năng phục hồi và chức năng của hệ sinh thái. Khi chúng ta làm cạn kiệt sự đa dạng di truyền của các loài, chúng ta sẽ phá hủy tiềm năng thích nghi của chúng và sự tồn tại lâu dài của chúng sẽ bị đe dọa (University of Gothenburg, 2020). 1.1.2.2. Đánh giá da dạng di truyền Sự đa dạng di truyền thể hiện tính di truyền (có thể truyền cho thế hệ con cháu) giữa các cá thể trong quần thể, giữa các quần thể trong loài và giữa các loài. Sự đa dạng như vậy được lưu trữ trong ADN của một sinh vật, và được duy trì thông qua các quá trình tiến hóa chủ yếu là đột biến, chọn lọc, di truyền ngẫu nhiên trôi dạt, di cư và giao phối (Ellegren và Galtier, 2016).
7 Đa dạng sinh học bao gồm sự đa dạng ở cấp độ hệ sinh thái, loài và ADN, sự mất đi tính đa dạng di truyền (sự khác biệt về di truyền và tính trạng giữa các cá thể và quần thể trong một loài) đã không được đánh giá đúng mức trong nhiều thập kỷ cả về chính sách và thực tiễn (Holderegger và cs., 2019). Mức độ đa dạng di truyền cao hơn làm giảm tác động cận huyết tiêu cực trong quần thể, mang lại cho các loài hoang dã khả năng thích ứng với sự thay đổi môi trường (Wernberg và cs., 2018), hỗ trợ cấu trúc cộng đồng và chức năng hệ sinh thái, tính toàn vẹn và khả năng phục hồi (Raffard và cs., 2019), và là cơ sở cho nhiều đóng góp của thiên nhiên cho con người (Stange và cs., 2021). Đa dạng di truyền cung cấp cho xã hội nhiều lựa chọn về nhân giống cây trồng và vật nuôi nhằm cải thiện năng suất và khả năng phục hồi trong nông nghiệp, lâm nghiệp, sự sống (Houston và cs., 2020) và các lĩnh vực khác (ví dụ: y học, kỹ thuật). Các phân tích gần đây cho thấy rằng sự đa dạng di truyền đã suy giảm trên toàn cầu trong thế kỷ qua ở các quần thể hoang dã (Leigh và cs., 2019), phạm vi địa lý đang bị thu hẹp, dẫn đến sự mất mát đáng kể về các quần thể khác biệt về mặt di truyền đối với hầu hết các loài (Ceballos và cs., 2017) , và sự đa dạng di truyền còn lại đó không được bảo tồn tốt in situ hoặc ex situ (Khoury và cs., 2019). Nguyên nhân chính gây mất đa dạng di truyền bao gồm biến đổi khí hậu, sự chia cắt và phá hủy môi trường sống, khai thác quá mức và giảm quy mô quần thể (Schlaepfer và cs., 2018). Mặc dù vậy, các đánh giá đa dạng sinh học thường loại trừ đa dạng di truyền (Pierson và cs., 2016). a) Đánh giá đa dạng di truyền dựa vào chỉ thị hình thái Các đặc điểm hình thái trong phân loại sinh vật được sử dụng từ rất sớm. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là hai đơn vị phân loại (taxon) càng có nhiều đặc điểm chung, càng giống nhau thì quan hệ giữa hai taxon càng gần gũi với nhau. Bất cứ sự khác nhau nào giữa hai cá thể đều được nghiên cứu, nhưng không phải bất cứ đặc điểm nào cũng có thể dùng làm đặc điểm phân loại. Những đặc điểm phân loại ổn định, biến đổi chậm, liên quan đến những cấu trúc ít biến đổi của cơ thể sinh vật thường được sử dụng để phân biệt và xác định các taxon bậc cao, những biến đổi nhanh hoặc liên quan đến cơ chế cách ly sinh sản có tác dụng xác