Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá (Pinus dalatesis Ferré) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) tại rừng hỗn giao ở Cao nguyên Lâm Viên để bảo tồn đa dạng sinh học

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:231

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Sinh học "Nghiên cứu khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá (Pinus dalatesis Ferré) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) tại rừng hỗn giao ở Cao nguyên Lâm Viên để bảo tồn đa dạng sinh học" được nghiên cứu với mục tiêu: Điều tra, xác định khu vực nghiên cứu và thu thập số liệu thực địa; Khảo sát cấu trúc khu hệ nấm ngoại cộng sinh hiện diện trong khu hệ rễ tại rừng hỗn giao Thông năm lá và hai lá dẹt ở cao nguyên Lâm Viên; Xác định các loài nấm ngoại cộng sinh đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn phát triển ban đầu của cây con tái sinh từ hạt nhằm hỗ trợ cho công tác nhân giống, bảo tồn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá (Pinus dalatesis Ferré) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) tại rừng hỗn giao ở Cao nguyên Lâm Viên để bảo tồn đa dạng sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NGHIÊN CỨU KHU HỆ NẤM NGOẠI CỘNG SINH TRÊN HỆ RỄ THÔNG NĂM LÁ (Pinus dalatensis Ferré) VÀ THÔNG HAI LÁ DẸT (Pinus krempfii Lecomte) TẠI RỪNG HỖN GIAO Ở CAO NGUYÊN LÂM VIÊN ĐỂ BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH SINH HỌC LÂM ĐỒNG, NĂM 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NGUYỄN KHOA TRƯỞNG NGHIÊN CỨU KHU HỆ NẤM NGOẠI CỘNG SINH TRÊN HỆ RỄ THÔNG NĂM LÁ (Pinus dalatensis Ferré) VÀ THÔNG HAI LÁ DẸT (Pinus krempfii Lecomte) TẠI RỪNG HỖN GIAO Ở CAO NGUYÊN LÂM VIÊN ĐỂ BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: SINH THÁI HỌC MÃ SỐ: 9.42.01.20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1. PGS. TS. LÊ BÁ DŨNG 2. TS. PHẠM NGUYỄN ĐỨC HOÀNG LÂM ĐỒNG, NĂM 2024
i MỤC LỤC MỤC LỤC 2 LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... iv LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ vi TÓM TẮT ............................................................................................................ xiii MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết ................................................................................................... 1 2. Mục tiêu của luận án ........................................................................................ 2 3. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .......................................................................... 3 5. Những điểm mới của luận án ........................................................................... 4 6. Cấu trúc của luận án ........................................................................................ 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 5 1.1. Một số đặc điểm của nấm ngoại cộng sinh .................................................... 5 1.1.1. Đặc điểm chung và hệ thống phân loại nấm ngoại cộng sinh .................. 5 1.1.2. Lưới Hartig và lớp phủ ........................................................................... 6 1.2. Sự phát sinh hình thái nấm ngoại cộng sinh .................................................. 8 1.2.1. Nguồn gốc phát sinh nấm ngoại cộng sinh ............................................. 8 1.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện sinh thái đến hình thái nấm ngoại cộng sinh ... 9 1.3. Đa dạng thành phần loài nấm ngoại cộng sinh ............................................ 10 1.4. Vai trò của nấm ngoại cộng sinh đối với thực vật và hệ sinh thái rừng ........ 17 1.5. Tổng quan về Thông năm lá (Pinus dalatensis Ferré) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) .................................................................................. 24 1.5.1. Thông năm lá ....................................................................................... 24 1.5.2. Thông hai lá dẹt ................................................................................... 26 1.6. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu .......................... 30
ii 1.6.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ........................................................... 30 1.6.2. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ..................................................... 31 1.7. Tình hình nghiên cứu nấm ngoại cộng sinh ở Việt Nam .............................. 33 1.8. Bàn luận về vấn đề nghiên cứu ................................................................... 34 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 35 2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 35 2.2. Địa điểm, thời gian nghiên cứu ................................................................... 35 2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 35 2.3.1. Điều tra, xác định khu vực nghiên cứu ................................................. 35 2.3.2. Nghiên cứu các nhân tố sinh thái vô sinh tại nơi phân bố nấm ngoại cộng sinh ................................................................................................................ 37 2.3.3. Phương pháp thu mẫu .......................................................................... 37 2.3.4. Phương pháp xử lý mẫu ....................................................................... 38 2.3.5. Phương pháp mô tả đặc điểm chóp rễ nấm ngoại cộng sinh .................. 38 2.3.6. Phương pháp định danh nấm ngoại cộng sinh bằng kỹ thuật sinh học phân tử........................................................................................................... 39 2.3.7. Đánh giá cấu trúc khu hệ nấm ngoại cộng sinh hiện diện trong khu hệ Thông năm lá và Thông hai lá dẹt tại rừng hỗn giao ở cao nguyên Lâm Viên 40 2.3.8. Xác định nấm ngoại cộng sinh đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn tái sinh cây con .............................................................................................. 42 2.3.9. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................... 43 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................. 44 3.1. Kết quả xác định chọn khu vực nghiên cứu ................................................. 44 3.3. Nghiên cứu thành phần loài nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá . 48 3.4. Nghiên cứu thành phần loài nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông hai lá dẹt .......................................................................................................................... 67 3.5. Phân tích cấu trúc quần xã nấm ngoại cộng sinh trong khu hệ Thông năm lá và hai lá dẹt ....................................................................................................... 93
iii 3.6. Kết quả nghiên cứu nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ cây con Thông năm lá và Thông hai lá dẹt ............................................................................................... 100 3.6.1. Đặc điểm hình thái chóp rễ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ cây Thông con năm lá ................................................................................................... 100 3.6.2. Kết quả nghiên cứu nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông hai lá dẹt . 103 3.7. Nghiên cứu tác động của nấm ngoại cộng sinh lên sự sinh trưởng và phát triển của cây con Thông năm lá và Thông con hai lá dẹt .................................. 106 3.7.1. Nghiên cứu tác động của nấm ngoại cộng sinh lên sự sinh trưởng và phát triển của cây con Thông năm lá trong vườn ươm ......................................... 106 3.7.2. Nghiên cứu tác động của nấm ngoại cộng sinh lên sự sinh trưởng và phát triển của cây con hai lá dẹt trong vườn ươm................................................. 108 3.7.3. Nghiên cứu tác động của nấm ngoại cộng sinh lên sự sinh trưởng và phát triển của cây con Thông năm lá và Thông hai lá dẹt trong tự nhiên .............. 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 112 4.1. Kết luận .................................................................................................... 112 4.2. Một số vấn đề tồn tại của luận án .............................................................. 113 4.3. Kiến nghị .................................................................................................. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 114 CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ ……………………………………………………….114 PHỤ LỤC………………...……………………………………………………….114
iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Bá Dũng - Trường Đại học Đà Lạt và TS. Phạm Nguyễn Đức Hoàng - Hội Nấm học Việt Nam. Tất cả các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong công trình nào khác. Các thông tin sử dụng trong luận án mà không do tác giả thực hiện đều được trích dẫn rõ ràng. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những dữ liệu trong luận án này. NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Khoa Trưởng
v LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời tri ân đến PGS. TS. Lê Bá Dũng – Trường Đại học Đà Lạt, với vai trò là người hướng dẫn khoa học Thầy luôn quan tâm, nhắc nhở và dành nhiều thời gian để góp ý cho tôi hoàn thành luận án. Tác giả xin ghi nhận và cảm ơn TS. Phạm Nguyễn Đức Hoàng – Hội Nnấm học Việt Nam, là người hướng dẫn khoa học thứ hai đã đồng hành và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Trong quá trình học tập và làm việc, Tôi nhâ ̣n được sự quan tâm, tạo điều kiện của Ban Giám hiệu; các Phòng chức năng và tập thể Khoa Sinh học Trường Đại học Đà Lạt. Xin cảm ơn sự giúp đỡ quý báu này. Trân trọng cảm ơn PGS. TS. Trần Văn Tiến, Trưởng Khoa Sinh học đã động viên tinh thần, hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình công tác và hoàn thành luận án. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Vườn Quốc gia Bidoup Núi Bà; Trung tâm Công nghệ Sinh học Tp. Hồ Chí Minh; Viện nấm và Công nghệ sinh học đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi được tiến hành điều tra, thu thập và phân tích mẫu. Xin cảm ơn sự cộng tác và hỗ trợ của nhóm nghiên cứu nấm cộng sinh: Giáo sư Kazuhide Nara cùng các em Nguyễn Xuân Đồng, Ngô Thùy Trâm, Vũ Thùy Dương, Lê Thanh Nhàn, Phan Trung Trực, Lê Thị Hồng. Cuối cùng, Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Gia đình, người thân, bạn bè đã quan tâm, đồng hành, sẻ chia những khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này. Xin tri ân và trân trọng cảm ơn! NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Khoa Trưởng
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Số liệu khí tượng khu vực Đà Lạt – Lạc Dương qua các năm ................ 32 Bảng 3.1. Các chỉ số đa dạng di truyền của quần thể Thông năm lá và hai lá dẹt tại Giang Ly, Bidoup Núi Bà ...................................................................................... 44 Bảng 3.2. Sự ổn định di truyền của quần thể cây trưởng thành và cây con của Thông năm lá và Thông hai lá dẹt tại Giang Ly, Bidoup Núi Bà ....................................... 45 Bảng 3.3. Nhân tố sinh thái vô sinh tại khu vực phân bố của quần thể Thông năm lá và Thông hai lá dẹt ................................................................................................ 46 Bảng 3.4. Danh lục các loài nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá tại rừng hỗn giao ở Giang Ly – Vườn Quốc gia Bidoup Núi Bà.......................................... 48 Bảng 3.5. Danh lục các loài nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông hai lá dẹt tại rừng hỗn giao ở Giang Ly – Vườn Quốc gia Bidoup Núi Bà.......................................... 67 Bảng 3.6. Các chỉ số mô tả cấu trúc quần xã nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá và hai lá dẹt ................................................................................................ 93 Bảng 3.7. Độ phong phú, độ thường gặp của các loài nấm ngoại cộng sinh trên Thông năm lá.................................................................................................................... 95 Bảng 3.8. Độ phong phú, độ thường gặp của các loài nấm ngoại cộng sinh trên Thông hai lá dẹt ................................................................................................................ 97 Bảng 3.9. Tỷ lệ sống và tỷ lệ xuất hiện nấm ngoại cộng sinh của cây con Thông năm lá ......................................................................................................................... 105 Bảng 3.10. Tốc độ tăng trưởng trung bình hằng tháng (chiều cao, đường kính và số lá) cây con Thông năm lá trong vườn ươm (mm) ................................................. 106 Bảng 3.11.Tỷ lệ sống và tỷ lệ xuất hiện ECM của cây non Thông hai lá dẹt ........ 107 Bảng 3.12. Tốc độ tăng trưởng trung bình hàng tháng (chiều cao, đường kính và số lá) cây con Thông hai lá trong vườn ươm (mm) ................................................... 107 Bảng 3.13. Tỷ lệ sống của Thông năm lá trong tự nhiên và tốc độ sinh phát triển chiều cao trung bình hằng tháng.................................................................................... 109 Bảng 3.14. Tỷ lệ sống của Thông hai lá trong tự nhiên và tốc độ sinh phát triển chiều cao trung bình hàng tháng.................................................................................... 109
vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Bản đồ cao nguyên Lâm Viên và khu vực Giang Ly – vườn Quốc gia Bidoup Núi Bà....................................................................................................... 31 Hình 3.1. Tylopilus sp. ........................................................................................... 51 Hình 3.2. Veloporphyrellus vulpinus...................................................................... 51 Hình 3.3. Clavulinaceae sp. ................................................................................... 52 Hình 3.4. Ceratobasidium sp1. .............................................................................. 52 Hình 3.5. Cortinarius elaiops ................................................................................ 53 Hình 3.6. Cortinarius obtusus................................................................................ 53 Hình 3.7. Cortinarius aff. ochrophyllus ................................................................. 54 Hình 3.8. Cortinarius aff. rigens............................................................................ 54 Hình 3.9. Cortinarius scoticus ............................................................................... 55 Hình 3.10. Cortinarius vanduzerensis.................................................................... 55 Hình 3.11. Cortinarius vinaceobrunneus ............................................................... 55 Hình 3.12. Cortinarius violaceus ........................................................................... 56 Hình 3.13. Inocybe sp. ........................................................................................... 56 Hình 3.14. Lactarius glabrigracilis ....................................................................... 57 Hình 3.15. Lactarius silviae................................................................................... 57 Hình 3.16. Lactarius sp1. ...................................................................................... 58 Hình 3.17. Lactarius sp2. ...................................................................................... 58 Hình 3.18. Russula densifolia ................................................................................ 58 Hình 3.19. Russula fellea ....................................................................................... 59 Hình 3.20. Russula lepida...................................................................................... 59 Hình 3.21. Russula peckii ...................................................................................... 60 Hình 3.22. Russula ryukokuensis ........................................................................... 60 Hình 3.23. Russula sanguinea ............................................................................... 60 Hình 3.24. Russula sp. ........................................................................................... 61
viii Hình 3.25. Russula subrubens .............................................................................. 61 Hình 3.26. Lactifluus parvigerardii ...................................................................... 62 Hình 3.27. Thelephoraceae sp. ............................................................................... 62 Hình 3.28. Tomentella sp. ...................................................................................... 63 Hình 3.29. Piloderma sp. ....................................................................................... 63 Hình 3.30. Coltriciella dependens ......................................................................... 63 Hình 3.31. Cystobasidium lysinophilum................................................................. 64 Hình 3.32. Cenococcum geophilum ....................................................................... 64 Hình 3.33. Helotiales sp. ....................................................................................... 65 Hình 3.34. Amanita aff. pseudovaginata ................................................................ 71 Hình 3.35. Amanita rubescens ............................................................................... 72 Hình 3.36. Cortinarius acutus ............................................................................... 72 Hình 3.37. Cortinarius obtusus .............................................................................. 73 Hình 3.38. Cortinarius jubarinus ........................................................................... 74 Hình 3.39. Thaxterogaster pavelekii ...................................................................... 74 Hình 3.40. Entoloma conferendum ........................................................................ 75 Hình 3.41. Inocybe cf. dulcamara.......................................................................... 75 Hình 3.42. Mycena chlorophos .............................................................................. 76 Hình 3.43. Rugosomyces cyanellus ....................................................................... 76 Hình 3.44. Gymnopus sp. ...................................................................................... 77 Hình 3.45. Tricholoma mongolicum ..................................................................... 77 Hình 3.46. Boletus apeciosus ................................................................................ 78 Hình 3.47. Boletus roseopurpureus ....................................................................... 78 Hình 3.48. Tylopilus sp. ........................................................................................ 79 Hình 3.49. Veloporphyrellus vulpinus ................................................................... 79 Hình 3.50. Xerocomus sp. ..................................................................................... 80 Hình 3.51. Paxillus adelphus ................................................................................ 80
ix Hình 3.52. Clavulina sp. ....................................................................................... 80 Hình 3.53. Lactarius alnicola ............................................................................... 81 Hình 3.54. Lactarius alpinus ................................................................................ 81 Hình 3.55. Lactarius caespitosus .......................................................................... 82 Hình 3.56. Lactarius camphoratus ........................................................................ 82 Hình 3.57. Lactarius hatsudake ............................................................................ 83 Hình 3.58. Lactarius scrobiculatus ....................................................................... 83 Hình 3.59. Lactifluus deceptivus ........................................................................... 84 Hình 3.60. Lactifluus sp. ....................................................................................... 84 Hình 3.61. Russula amethystine ............................................................................ 85 Hình 3.62. Russula crenulata ................................................................................ 85 Hình 3.63. Russula cyanoxantha ........................................................................... 86 Hình 3.64. Russula lepida ..................................................................................... 86 Hình 3.65. Russula sp1 ......................................................................................... 87 Hình 3.66. Russula sp2 ......................................................................................... 87 Hình 3.67. Russula sp3 ......................................................................................... 88 Hình 3.68. Microporus xanthopus ........................................................................ 88 Hình 3.69. Phanerochaete chrysosporium ............................................................ 89 Hình 3.70. Scopuloides hydnoides ........................................................................ 89 Hình 3.71. Xenasmatella sp. ................................................................................. 90 Hình 3.72. Polyozellus atrolazulinus .................................................................... 90 Hình 3.73. Tomentella lateritia ............................................................................. 91 Hình 3.74. Helotiales sp. ....................................................................................... 91 Hình 3.75. Cenococcum geophilum trên cây con Thông năm lá ...........................101 Hình 3.76. Helotiales sp. trên cây con Thông năm lá ..........................................101 Hình 3.77. Hyaloscypha sp. trên cây con Thông năm lá ......................................103 Hình 3.78. Blakeslea trispora trên cây con Thông hai lá dẹt ...............................103
x Hình 3.79. Cenococcum geophilum trên cây con Thông hai lá dẹt .......................104 Hình 3.80. Tylospora sp. trên cây con Thông hai lá dẹt .......................................105
xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A. rubescens Amanita rubescens B. apeciosus Boletus apeciosus B. roseopurpureus Boletus roseopurpureus C. acutus Cortinarius acutus C. aff. rigens Cortinarius aff. rigens C. croceus Cortinarius croceus C. elaiops Cortinarius elaiops C. geophilum Cenococcum geophilum C. jubarinus Cortinarius jubarinus C. obtusus Cortinarius obtusus C. obtusus Cortinarius obtusus C. osystem Cortinarius osystem C. scoticus Cortinarius scoticus C. vanduzerensis Cortinarius vanduzerensis C. vinaceobrunneus Cortinarius vinaceobrunneus C. violaceus Cortinarius violaceus CMNs: Common mycorrhizal networks ECM: Ectomycorrhizal L. alpinus Lactarius alpinus L. caespitosus Lactarius caespitosus L. camphoratus Lactarius camphoratus L. hatsudake Lactarius hatsudake
xii L. scrobiculatus Lactarius scrobiculatus L. silviae Lactarius silviae NCBI: The National Center for Biotechnology Information OUTs: Operational taxonomic units P. albus Pisolithus albus P. aurantioscabrosus Pisolithus aurantioscabrosus P. involutus Paxillus involutus P. marmoratus Pisolithus marmoratus P. microcarpus Pisolithus microcarpus P. tinctorius Pisolithus tinctorius PCR: Polymerase Chain Reaction R. crenulate Russula crenulate R. cyanoxantha Russula cyanoxantha R. fellea Russula fellea R. lepida Russula lepida R. lepida Russula lepida R. peckii Russula peckii R. ryukokuensis Russula ryukokuensis R. sanguinea Russula sanguinea R. subrubens Russula subrubens TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VQG Vườn Quốc Gia
xiii TÓM TẮT Nấm ngoại cộng sinh đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của thực vật, đặc biệt là các loài cây lá kim trong đó có nhóm cây thuộc họ Thông. Ở Việt Nam, Thông năm lá (Pinus dalatensis) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii) là hai loài quý hiếm, phân bố hẹp ở khu vực Tây Nguyên. Nghiên cứu này chúng tôi tập trung xác định khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá và Thông hai lá dẹt tại rừng hỗn giao ở Cao Nguyên Lâm Viên để bước đầu hỗ trợ cho công tác bảo tồn. Sử dụng phương pháp nghiên cứu về đặc điểm hình thái đại thể chóp rễ nấm ngoại cộng sinh, kết hợp kỹ thuật sinh học phân tử để xác định thành phần loài nấm ngoại cộng sinh. Cấu trúc quần thể của cả hai loài cây được ghi nhận là ổn định và ít chịu tác động từ môi trường. Hệ rễ Thông năm lá chứa 33 loài nấm ngoại cộng sinh, trong đó Russula sanguinea (9,26%) và Russula ryukokuensis (7,41%) là hai loài có độ phong phú cao nhất. Tương tự, hệ rễ Thông hai lá dẹt chứa 41 loài nấm ngoại cộng sinh, với Cortinarius acutus có độ phong phú cao nhất (11,11%). Đa dạng sinh học của quần xã nấm ngoại cộng sinh Thông năm lá và Thông hai lá dẹt được thể hiện lần lượt qua các chỉ số Shannon-Wiener (H’) là 3,339 và 3,383; chỉ số Simpson’s (1/D) là 23,902 và 20,962; chỉ số Pielou’ là 0,955 và 0,911. Ba loài nấm ngoại cộng sinh (Cenococcum geophilum, Helotiales sp., và Hyaloscypha sp.) trên hệ rễ Thông năm lá có khả năng thúc đẩy sự phát triển của cây con trong vườn ươm, với tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 6,81 cm chiều cao/tháng, 4,26 cm đường kính/tháng và 8,17 lá/tháng. Tỷ lệ sống của cây con ngoài tự nhiên cũng được cải thiện lên đến 71,3%, với chiều cao tăng thêm 7,09 cm/tháng. Tương tự, các loài nấm Tylospora sp., Cenococcum geophilum, và Blakeslea trispora trên hệ rễ Thông hai lá dẹt giúp cây con tăng trưởng nhanh hơn trong vườn ươm, với chiều cao đạt 8,4 cm/tháng, đường kính 7,24 cm/tháng và 7,62 lá/tháng. Tỷ lệ sống ngoài tự nhiên tăng đến 86,7%, với chiều cao tăng 2,43 cm/tháng. Quần xã nấm ngoại cộng sinh trên rễ Thông năm lá và Thông hai lá dẹt tại Cao Nguyên Lâm Viên thể hiện sự đa dạng và phân bố đồng đều, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sinh trưởng và phát triển của cây con, đặc biệt trong các chương trình bảo tồn và tái sinh rừng thông tại Việt Nam.
xiv ABSTRACTS Ectomycorrhizal fungi play a crucial role in the growth and development of plants, particularly coniferous species, including members of the Pinaceae family. In Vietnam, Pinus dalatensis and Pinus krempfii are two rare and endangered conifer species with restricted distributions in the Central Highlands. This study focuses on identifying the ectomycorrhizal fungal communities associated with the roots of P. dalatensis and P. krempfii in mixed forests of the Lam Vien Plateau, aiming to support conservation efforts. Morphological analysis of ectomycorrhizal root tips combined with molecular biology techniques was used to identify the composition of ectomycorrhizal fungi associated with these species. The population structures of both tree species were found to be stable and minimally affected by environmental factors. The roots of P. dalatensis harbored 33 ectomycorrhizal fungal species, with Russula sanguinea (9.26%) and Russula ryukokuensis (7.41%) being the most abundant. Similarly, the roots of P. krempfii supported 41 ectomycorrhizal fungal species, with Cortinarius acutus being the most abundant (11.11%). Biodiversity metics further highlighted the richness and evenness of ectomycorrhizal fungal communities on the root systems of the P. dalatensis and P. krempfi through Shannon-Wiener (H') indices of 3.339 and 3.383, Simpson's (1/D) indices of 23.902 and 20.962, and Pielou's evenness indices of 0.955 and 0.911, respectively. Three ectomycorrhizal fungi species (Cenococcum geophilum, Helotiales sp., and Hyaloscypha sp.) associated with P. dalatensis roots were shown to enhance seedling growth in nurseries, achieving average monthly increases of 6.81 cm in height, 4.26 cm in diameter, and 8.17 new leaves. The survival rate of outplanted seedlings in natural habitats improved to 71.3%, with a height increment of 7.09 cm per month. Similarly, the fungi Tylospora sp., Cenococcum geophilum, and Blakeslea trispora associated with P. krempfii roots significantly boosted seedling growth in nurseries, with monthly increments of 8.4 cm in height, 7.24 cm in diameter, and 7.62 new leaves. Outplanted seedlings demonstrated an enhanced survival rate of 86.7%, with a monthly height increase of 2.43 cm. The ectomycorrhizal fungal communities
xv associated with P. dalatensis and P. krempfii in the Lam Vien Plateau exhibit high diversity and even distribution, playing a critical role in promoting seedling growth and survival. These findings are essential for conservation programs and the reforestation of pine forests in Vietnam.
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Nấm ngoại cộng sinh (Ectomycorrhizal - ECM) có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật, cung cấp nước và dinh dưỡng thông qua quá trình chuyển hoá dinh dưỡng (carbohydrate từ đất sang rễ để phát triển hệ sợi cũng như quả thể của nấm) (Agerer, 2006). Trong quá khứ, việc phân loại nấm ngoại cộng sinh là một thách thức, bởi lẽ các bằng chứng để nhận diện chúng là rất giới hạn (Tedersoo et al., 2010; Ryberg và Matheny, 2011). Do đó, không có nhiều nghiên cứu liên quan nấm ngoại cộng sinh, với khoảng 400 kết quả nghiên cứu đã công bố liên quan kể từ khi nấm cộng sinh được mô tả lần đầu bởi Frank (1885) cho đến khi nấm ngoại cộng sinh được tiếp tục nghiên cứu và phát triển bởi Trappe (1962). Điều đặc biệt là trong khoảng thời gian đó, có rất nhiều loài mới được công bố hoặc nhiều bậc phân loại từ nấm cộng sinh (mycorrhiza) được khẳng định là nấm ngoại cộng sinh, ngoài ra có nhiều công bố liên quan đến sinh lý, sinh thái cũng như so sánh khả năng cộng sinh giữa các loài (Trappe, 1962). Trong khoảng thời gian 15 năm tiếp theo, các kết quả nghiên cứu đã tập trung chứng minh một cách rõ ràng về điều kiện cộng sinh của nấm (Trappe, 1977). Hơn thế nữa, sự cộng sinh thành công của nấm đã chỉ ra rằng giới hạn của các kiểu rừng cộng sinh cũng phản ánh sự đa dạng của nấm ngoại cộng sinh (Arnolds, 1991). Các nghiên cứu ở giai đoạn đầu chủ yếu nghiên cứu về hình thái và sinh thái, tiếp đến sinh lý và di truyền. Hiện nay, kỹ thuật sinh học phân tử kết hợp với hình thái là công cụ tối ưu để phân loại và xây dựng mối quan hệ giữa các bậc phân loại thuộc nấm ngoại cộng sinh. Từ đó có nhiều công nghiên cứu khác nhau liên quan đến nấm ngoại cộng sinh với nhiều chủ đề khác nhau đã được xuất bản. Nhiều nghiên cứu khác nhau chỉ ra rằng, một loài nấm có thể cộng sinh với nhiều loài cây chủ khác nhau và ngược lại và mối quan hệ cộng sinh này có thể có hoặc không có, tuy nhiên đối với họ Thông (Pinaceae), mối quan hệ cộng sinh này là bắt buộc (Mohatt et al., 2008; Smith và Read, 2008; Tedersoo et al., 2010; Murata et
2 al.,2017; Koizumi và Nara, 2020). Do vậy, nấm ngoại cộng sinh có vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng của thực vật nói chung và cây thuộc họ Thông nói riêng. Ở Việt Nam, Thông năm lá (Pinus dalatensis) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii) đều là các loài phân bố hẹp, tuy nhiên hiện nay chúng đang trong tình trạng bị đe dọa cấp V (Vulnerable) đối với Thông hai lá dẹt và được xếp vào cấp NT (Near Threatened: sắp bị đe dọa) đối với Thông năm lá (Phan Kế Lộc và cộng sự, 2013; IUCN, 2019). Hiện nay, cả hai loài Thông này có sự phân bố thưa thớt, ngày càng bị thu hẹp với số lượng cá thể trong các quần thể liên tục giảm và gặp khó khăn trong việc tái sinh. Cho đến nay, có rất nhiều nghiên cứu về phân loại và điều kiện sinh thái của Thông năm lá và Thông hai lá dẹt. Tuy nhiên, hiện nay chưa có nghiên cứu nào về khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hai đối tượng này được thực hiện và công bố ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Vì vậy, để có cái nhìn tổng quát về nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá và Thông hai lá dẹt cũng như có cách tiếp cận hiệu quả nguồn tài nguyên có giá trị này, việc nghiên cứu từ hình thái, đến phân loại các nhóm nấm ngoại cộng sinh và vai trò của chúng mang lại đối với thực vật rừng nối chung và họ Thông nói riêng nhằm để làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. Bên cạnh đó, các kết quả từ nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị khoa học gắn với thực tiễn, hỗ trợ cho việc nhân giống, gây trồng, tái sinh rừng hướng đến bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển hai loài Thông này nhằm phục hồi rừng và duy trì hệ sinh thái. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên hệ rễ Thông năm lá (Pinus dalatesis Ferré) và Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii Lecomte) tại rừng hỗn giao ở Cao nguyên Lâm Viên để bảo tồn đa dạng sinh học”. 2. Mục tiêu của luận án Mục tiêu chung: Xác định khu hệ và vai trò của nấm ngoại cộng sinh đối với Thông năm lá (P. dalatensis) và Thông hai lá dẹt (P. krempfii) ở cao nguyên Lâm
3 Viên hướng đến tạo tiền đề cho công tác bảo tồn, tái tạo và phát triển rừng với hai loài Thông quý hiếm này cũng như bảo tồn đa dạng sinh học nói chung. Mục tiêu cụ thể - Xác định cấu trúc khu hệ nấm ngoại cộng sinh ở kiểu rừng hỗn giao bao gồm Thông năm lá (P. dalatensis) và Thông hai lá dẹt (P. krempfii) ở Cao nguyên Lâm Viên. - Xác định các loài nấm ngoại cộng sinh đóng vai trò trong giai đoạn phát triển ban đầu của cây con hai loài Thông trên, từ đó tạo cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp hỗ trợ cho công tác nhân giống, bảo tồn. 3. Nội dung nghiên cứu 1. Điều tra, xác định khu vực nghiên cứu và thu thập số liệu thực địa. 2. Khảo sát cấu trúc khu hệ nấm ngoại cộng sinh hiện diện trong khu hệ rễ tại rừng hỗn giao Thông năm lá và hai lá dẹt ở cao nguyên Lâm Viên. 3. Xác định các loài nấm ngoại cộng sinh đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn phát triển ban đầu của cây con tái sinh từ hạt nhằm hỗ trợ cho công tác nhân giống, bảo tồn. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: - Nghiên cứu này sẽ bổ sung dữ liệu nấm ngoại cộng sinh Thông qua các mô tả đặc điểm hình thái chóp rễ nấm và dữ liệu sinh học phân tử từ khu hệ nấm ngoại cộng sinh trên cây Thông năm lá và cây Thông hai lá dẹt. - Xác định một số nhóm nấm ngoại cộng sinh xuất hiện đầu tiên trên hệ rễ cây con Thông năm lá, Thông hai lá dẹt và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến tỷ lệ sống và tăng khả năng sinh trưởng của cây.