Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và thành phần hóa học tinh dầu của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) ở Bắc Trung Bộ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:187

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là mô tả được một số đặc điểm sinh học và phân bố của các loài thuộc chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ; xác định được thành phần hóa học của tinh dầu và hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, hoạt tính kháng ấu trùng muỗi của tinh dầu một số loài trong 2 chi nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và thành phần hóa học tinh dầu của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) ở Bắc Trung Bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRỊNH THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU CỦA CHI GỪNG (Zingiber Boehm.) VÀ CHI NGẢI TIÊN (Hedychium Koen.) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE Lindl.) Ở BẮC TRUNG BỘ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRỊNH THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU CỦA CHI GỪNG (Zingiber Boehm.) VÀ CHI NGẢI TIÊN (Hedychium Koen.) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE Lindl.) Ở BẮC TRUNG BỘ Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9.42.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. Đỗ Ngọc Đài 2. TS. Nguyễn Thị Thanh Hương Hà Nội – 2021
LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin bày tỏ sự kính trọng, lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế Nghệ An và TS. Nguyễn Thị Thanh Hương - Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Lê Thị Hương - Trường Đại học Vinh; TS. Lý Ngọc Sâm, Viện Sinh học Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; PGS. TS. Ngô Xuân Lương, PGS. TS. Đậu Bá Thìn, TS. Lê Đình Chắc - Trường Đại học Hồng Đức, đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận án. Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn TS. Isiaka A. Ogunwande, trường Đại học Lagos State, Nigeria đã giúp đỡ trong việc đánh giá các số liệu về tinh dầu; TS. Nguyễn Huy Hùng, trường Đại học Duy Tân đã thử hoạt tính sinh học một số mẫu tinh dầu; Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted) đã tài trợ một phần kinh phí cho Luận án (mã số: 106.03.2017.328). Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc, Phòng Đào tạo - Học viện Khoa học và Công nghệ; Ban Lãnh đạo, Ban phụ trách Đào tạo, cán bộ Phòng Thực vật, Phòng Tài nguyên Thực vật - Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học Tự nhiên, cán bộ Bộ môn Sinh học - Trường Đại học Hồng Đức; BQL các VQG: Bến En, Pù Mát, Vũ Quang, Phong Nha - Kẻ Bàng, Bạch Mã và các khu BTTN: Xuân Liên, Pù Luông, Pù Huống, Pù Hoạt, Kẻ Gỗ đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, đặc biệt là những người thân trong gia đình đã luôn động viên tinh thần, đây chính là nguồn động lực to lớn giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày … tháng …năm 2021 Tác giả Trịnh Thị Hương
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 từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Nghiên cứu sinh Trịnh Thị Hương
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu................................................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .................................................................... 2 4. Bố cục của luận án .................................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................... 3 1.1. Nghiên cứu về họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) .................................................. 3 1.1.1. Trên thế giới ..................................................................................................................... 3 1.1.2. Ở Việt Nam ...................................................................................................................... 3 1.2. Nghiên cứu về thành phần loài của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ..................................................................................................... 5 1.2.1. Chi Gừng (Zingiber Boehm.).......................................................................................... 5 1.2.2. Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) .................................................................................. 7 1.3. Giá trị sử dụng trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) .......................................................................................................................... 8 1.3.1. Chi Gừng (Zingiber Boehm.).......................................................................................... 8 1.3.2. Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) .................................................................................. 9 1.4. Tìm hiểu về tinh dầu .......................................................................................... 11 1.4.1. Khái niệm chung về cây tinh dầu ................................................................................. 11 1.4.2. Khái niệm và tính chất của tinh dầu ............................................................................. 11 1.4.3. Thành phần hóa học của tinh dầu ................................................................................. 11 1.5. Nghiên cứu về tinh dầu chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ........................................................................................................................ 12 1.5.1. Nghiên cứu về tinh dầu chi Gừng (Zingiber Boehm.) ................................................ 12 1.5.2. Nghiên cứu về tinh dầu chi Ngải tiên (Hedychium Koen.)......................................... 16 1.6. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế và xã hội ở Bắc Trung Bộ....................................... 19 1.6.1. Vị trí địa lý...................................................................................................................... 19 1.6.2. Địa hình, địa mạo........................................................................................................... 19 1.6.3. Đặc điểm khí hậu, sông ngòi......................................................................................... 21 1.6.4. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội................................................................................. 22
1.6.5. Đặc điểm Hệ Thực vật .................................................................................................. 22 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 24 2.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 24 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 24 2.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 24 2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 25 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu sinh học ............................................................................... 25 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu ....................................... 28 2.4.3. Phương pháp thử hoạt tính sinh học ............................................................................. 29 2.4.4. Phương pháp xử lí số liệu.............................................................................................. 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................... 32 3.1. Một số đặc điểm sinh học của các loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ......................................................... 32 3.1.1. Đặc điểm hình thái của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ....................................................................................................................................... 32 3.1.2. Đặc điểm sinh thái, phân bố của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) .................................................................................................................. 42 3.1.3. Đa dạng chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ................................................................................................................................... 43 3.1.4. Các loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ được ghi nhận thêm vùng phân bố................................................................. 46 3.1.5. Giá trị sử dụng của các loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ...................................................................................... 48 3.1.6. Đặc điểm của một số loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ...................................................................................... 50 3.2. Thành phần hóa học tinh dầu của một số loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ .............................................. 87 3.2.1. Chi Gừng (Zingiber Boehm.)........................................................................................ 87 3.2.2. Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) .............................................................................. 125 3.3. Hoạt tính sinh học của một số loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ ............................................................... 130 3.3.1. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định........................................................................ 130
3.3.2. Hoạt tính kháng ấu trùng muỗi ................................................................................... 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 137 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ................................................................. 139 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ................................... 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 141 PHỤ LỤC......................................................................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Danh lục các loài thuộc chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ .........................................................................................................44 Bảng 3.2. So sánh số loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ so với các Khu vực khác ở Việt Nam ................................................45 Bảng 3.3. Các loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) được ghi nhận thêm vùng phân bố cho khu Hệ Thực vật Bắc Trung Bộ .................................47 Bảng 3.4. Giá trị sử dụng của các loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ ...................................................................................48 Bảng 3.5. So sánh đặc điểm hình thái giữa 2 loài Zingiber vuquangense (Gừng vũ quang) và Zingiber cornubracteatum (Gừng lá bắc cựa)..........................................75 Bảng 3.6. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber castaneum Škorničk. & Q.B.Nguyễn - Gừng trung bộ ....................................................................................88 Bảng 3.7. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber collinsii Mood &Theilade - Gừng collin ................................................................................................................92 Bảng 3.8. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber cornubracteatum Triboun & K. Larsen - Gừng lá bắc cựa ..........................................................................................95 Bảng 3.9. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber mekongense Gagnep. - Gừng mê kông ...........................................................................................................................98 Bảng 3.10. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber montanum (J.Koenig) Link ex A.Dietr. - Gừng núi .................................................................................................101 Bảng 3.11. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber nitens M. F. Newman - Gừng lá sáng bóng.................................................................................................................103 Bảng 3.12. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber nudicarpum D. Fang - Gừng quả trần ở VQG Bạch Mã .......................................................................................105 Bảng 3.13. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber nudicarpum D. Fang - Gừng quả trần ở Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên - Huế ........................................................107 Bảng 3.14. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber ottensii Valeton – Gừng ottensi .................................................................................................................................112 Bảng 3.15. Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber vuquangense N.S.Lý, T.H.Lê, T.H.Trinh, V.H.Nguyễn & N.Đ.Đỗ - Gừng vũ quang ............................................115
Bảng 3.16. Thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber zerumbet (L.) Smith - Gừng gió ..................................................................................................................118 Bảng 3.17. Thành phần zerumbone của loài Zingiber zerumbet (Gừng gió) ở các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới...........................................................119 Bảng 3.18. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu của một số loài thuộc chi Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ......................................................................................120 Bảng 3.19. Một số thành phần chính trong tinh dầu của một số loài thuộc chi Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ......................................................................................122 Bảng 3.20. Thành phần hóa học tinh dầu loài Hedychium stenopetalum Lodd. - Ngải tiên cánh hoa đẹp .....................................................................................................126 Bảng 3.21. Thành phần hóa học tinh dầu loài Hedychium villosum Wall. - Ngải tiên lông ..........................................................................................................................127 Bảng 3.22. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu của một số loài thuộc chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ ..........................................................................129 Bảng 3.23. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của tinh dầu một số loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ......................................................131 Bảng 3.24. Nồng độ gây chết của một số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ trên ấu trùng một số loài muỗi...........................................................................133
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ các VQG, Khu BTTN, Khu Bảo tồn loài, Khu Bảo tồn Cảnh quan ở Bắc Trung Bộ ............................................................................................................23 Hình 3.1. Số loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ so với các khu vực khác ở Việt Nam ........................................................46 Hình 3.2. Giá trị sử dụng của các loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) ở Bắc Trung Bộ ...................................................................................49 Hình 3.3. Nồng độ gây chết tối thiểu của một số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ trên ấu trùng muỗi Ae. aegypti ........................................................135 Hình 3.4. Nồng độ gây chết tối thiểu của một số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ trên ấu trùng muỗi Ae. albopictus ...................................................135 Hình 3.5. Nồng độ gây chết tối thiểu của một số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) ở Bắc Trung Bộ trên ấu trùng muỗi Cx. quinquefasciatus .........................................136
DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh 3.1. Chiều cao thân giả của một số loài trong chi Gừng (Zingiber) .................32 Ảnh 3.2. Hình thái lá của một số loài trong chi Gừng (Zingiber) ............................33 Ảnh 3.3. Vị trí mọc và hình thái cụm hoa của một số loài trong chi Gừng (Zingiber) ...................................................................................................................................35 Ảnh 3.4. Hình thái các bộ phận của hoa một số loài trong chi Gừng (Zingiber) .....36 Ảnh 3.5. Zingiber castaneum Škorničk. & Q.B.Nguyễn - Gừng trung bộ ...............52 Ảnh 3.6. Zingiber collinsii Mood &Theilade - Gừng collin ....................................54 Ảnh 3.7. Zingiber cornubracteatum Triboun & K. Larsen - Gừng lá bắc cựa.........56 Ảnh 3.8. Zingiber mekongense Gagnep. - Gừng mê kông .......................................58 Ảnh 3.9. Zingiber montanum (J.Koenig) Link ex A.Dietr. - Gừng núi ....................60 Ảnh 3.10. Zingiber neotruncatum T.L.Wu, K. Larsen & Turland - Gừng nhọn đầu mới.............................................................................................................................63 Ảnh 3.11. Zingiber nitens M. F. Newman - Gừng lá sáng bóng ..............................65 Ảnh 3.12. Zingiber nudicarpum D. Fang - Gừng quả trần .......................................67 Ảnh 3.13. Zingiber officinale Rosc. - Gừng .............................................................70 Ảnh 3.14. Zingiber ottensii Valeton - Gừng ottensi .................................................71 Ảnh 3.15. Zingiber vuquangense N.S.Lý, T.H.Lê, T.H.Trinh, V.H.Nguyễn & N.Đ.Đỗ - Gừng vũ quang ..........................................................................................74 Ảnh 3.16. Zingiber zerumbet (L.) Smith - Gừng gió ................................................78 Ảnh 3.17. Hedychium coronarium Koenig - Bạch điệp ...........................................80 Ảnh 3.18. Hedychium flavum Roxb. - Ngải tiên vàng ..............................................80 Ảnh 3.19. Hedychium stenopetalum Lodd. - Ngải tiên cánh hoa đẹp ......................84 Ảnh 3.20. Hedychium villosum Wall. - Ngải tiên lông.............................................86
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BQL Ban Quản lý BTTN Bảo tồn Thiên nhiên Cs. Cộng sự Đ.N. Đài Đỗ Ngọc Đài ĐHKTNA Đại học Kinh tế Nghệ An EtOH Ethanol GC-FID Sắc ký khí-Máy dò FID GC-MS Sắc ký khí-khối phổ IC50 Nồng độ ức chế 50% LC50 Nồng độ gây chết 50% LC90 Nồng độ gây chết 90% L.T. Hương Lê Thị Hương MIC Nồng độ ức chế tối thiểu NCS Nghiên cứu sinh RI Chỉ số lưu giữ TT Thứ tự VQG Vườn Quốc gia T.T. Hương Trịnh Thị Hương
KÝ HIỆU VIẾT TẮT CÁC PHÒNG TIÊU BẢN (Thường gặp trong các mục “Typus” và “Mẫu nghiên cứu”) AAU Trường Đại học Aarhus, Đan Mạch. BKF Phòng tiêu bản Thực vật Rừng, Vườn quốc gia, Cục bảo tồn động thực vật hoang dã, Bangkok, Thái Lan. C Trường Đại học Copenhagen, Đan Mạch. E Phòng tiêu bản Thực vật, Vườn Bách thảo Hoàng gia Edinburgh, Scotland, Vương quốc Anh. GXMI Viện Khoa học Y dược Cổ truyền Quảng Tây, Trung Quốc HN Phòng tiêu bản Thực vật, Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Hà Nội, Việt Nam. K Phòng tiêu bản Thực vật và Thư viện, Vườn Bách thảo Hoàng gia, Vương quốc Anh. KKU Đại học Khon Kaen, Thái Lan. L Phòng tiêu bản Thực vật Quốc gia, Hà Lan. NPA Viện Địa chất và Cổ sinh Nam Kinh, Học viện Sinica P Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia, Paris, Pháp. SING Vườn bách thảo Singapore, Singapore. VNM Phòng tiêu bản thực vật, Viện Sinh học Nhiệt đới VNMN Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam W Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Vienna, Thủ đô Viên, Áo,
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là quốc gia nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa lại có địa hình phức tạp với nhiều vùng địa lí khác nhau, thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật nên tính đa dạng của Hệ Thực vật rất cao với khoảng 13.000 loài thực vật có mạch [1]. Trong đó họ Gừng (Zingiberaceae) gồm những cây thảo sống lâu năm với các thân rễ bò ngang hay tạo củ, phân bố chủ yếu ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới [2]. Chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae), chủ yếu sống ở những nơi đất mùn ẩm, mát [3], là những đối tượng thường được sử dụng trong các bài thuốc y học cổ truyền cũng như là thành phần của nhiều chế phẩm dược phẩm [4], [5]. Chúng cũng là loại gia vị phổ biến và được yêu thích trong chế biến thực phẩm bởi đặc tính cay nóng và mùi thơm làm tăng thêm hương vị hấp dẫn của món ăn [4], [6]. Khi người tiêu dùng ngày càng hiểu rõ hơn về hiệu quả và lợi ích của cây thơm, cây thuốc và các chất chuyển hóa của chúng trong việc bảo vệ sức khỏe và làm đẹp, nhu cầu về các sản phẩm có nguồn gốc thực vật không ngừng tăng lên. Tinh dầu, là sản phẩm chuyển hóa thứ cấp từ thực vật, được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hóa chất, ngành công nghiệp nước hoa, hương liệu và mỹ phẩm. Tinh dầu cũng có các hoạt động diệt côn trùng, ngăn chặn và chống nấm, kháng khuẩn, chống oxy hóa; Vì vậy, chúng có khả năng được sử dụng là lựa chọn thay thế an toàn hơn cho kháng sinh tổng hợp, thuốc chống nấm, chống muỗi, thuốc trừ sâu và trong liệu pháp làm đẹp. Với giá trị vượt trội như vậy, nhiều loài thực vật chứa tinh dầu đã trở thành cây trồng phổ biến và nhiều loại tinh dầu là hàng hóa có giá tri ḳ inh tế cao. Do vậy, tinh dầu của một số loài có giá trị trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học trong và ngoài nước. [4], [5]. Khu vực Bắc Trung Bộ là nơi giao thoa của luồng thực vật từ Bắc vào và Nam ra, đồng thời là nơi có nhiều khu rừng đặc dụng như: VQG Bến En, Pù Mát, Vũ Quang, Phong Nha - Kẻ Bàng, Bạch Mã và các Khu BTTN như Xuân Liên, Pù Luông, Pù Hu, Pù Huống, Pù Hoạt, Kẻ Gỗ, Bắc Hướng Hoá, Phong Điền. Do vậy, Hệ Thực vật rất phong phú và đa dạng, tuy nhiên, nhiều loài trong chi Gừng (Zingiber) và chi Ngải tiên (Hedychium) vẫn chưa được nghiên cứu về thực vật và hóa tinh dầu một
2 cách đầy đủ. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và thành phần hóa học tinh dầu của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) ở Bắc Trung Bộ”. 2. Mục tiêu - Mô tả được một số đặc điểm sinh học và phân bố của các loài thuộc chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ; - Xác định được thành phần hóa học của tinh dầu và hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, hoạt tính kháng ấu trùng muỗi của tinh dầu một số loài trong 2 chi nghiên cứu. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn - Ý nghĩa khoa học + Cập nhật, bổ sung và hệ thống các dẫn liệu về đa dạng chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ; + Cung cấp dẫn liệu mới về hàm lượng, thành phần hóa học tinh dầu của 39 mẫu thuộc 12 loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Bắc Trung Bộ; + Cung cấp dẫn liệu mới về hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của 13 mẫu tinh dầu thuộc 5 loài trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.); và hoạt tính kháng ấu trùng muỗi của 6 mẫu tinh dầu thuộc 4 loài chi Gừng (Zingiber Boehm.). - Ý nghĩa về thực tiễn Trên cơ sở những luận cứ khoa học thu được, kết quả nghiên cứu của luận án giúp các nhà quản lý xây dựng chiến lược bảo tồn, phát triển và khai thác các loài có giá trị trong chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) tại Khu vực Bắc Trung Bộ nói riêng và ở Việt Nam nói chung. 4. Bố cục của luận án Luận án gồm 140 trang, 24 bảng, 5 hình, 20 ảnh được cấu trúc thành các phần chính như sau: Mở đầu (02 trang); Chương 1: Tổng quan tài liệu (21 trang); Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu (08 trang); Chương 3: Kết quả và thảo luận (106 trang); Kết luận và kiến nghị (02 trang); Những đóng góp mới của luận án; Danh mục công trình công bố liên quan đến luận án; Tài liệu tham khảo; Phụ lục.
3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Nghiên cứu về họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) 1.1.1. Trên thế giới Van Rheede (1692) là người đầu tiên đã mô tả về Gừng (Zingiber officinale) bằng tên địa phương inschi trong tác phẩm Hortus Indicatorus Malabaricus [4], nhưng đến năm 1753, họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) mới chính thức được phân loại bởi C. Linnaeus, ông đã mô tả và xếp 10 loài vào 4 chi của họ này [7]. Năm 1835, Lindley đã lấy tên chi Zingiber làm chi chuẩn để đặt tên cho họ Gừng là Zingiberaceae [8]. Từ đó đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) trên thế giới, điển hình như công trình của P. Sirirugsa (1998), K. Larsen và cs. (1998), J. Kress và cs. (2002), K. Larsen và S.S. Larsen (2006), A. Lamb và cs. (2013), J. M. Christenhusz và J. W. Byng (2016). Mới đây nhất, họ Gừng được công bố trên The Plant list gồm 52 chi với 1587 tên loài được chấp nhận [2]. Thành phần loài của họ Gừng ở các quốc gia trên thế giới cũng đã được các nhà khoa học nghiên cứu. Năm 1998, P. Sirirugsa cho biết họ Gừng ở Bán đảo Đông Dương có 14 chi với 120 loài, Nepal có 11 chi với 35 loài và Malesia có 25 chi với 650 loài [9]. Ở Trung Quốc, T. L. Wu và cs. (2000) xác nhận 216 loài thuộc 20 chi [10]; tại Singapore, K. Y. Chong và cs. (2009) xác nhận có 13 chi, 40 loài [11]. Ở Phillippines họ này đã được báo cáo gồm có 14 chi, 107 loài [12]; Lào có 15 chi, 104 loài [13]; Thái Lan có 26 chi và 300 loài [14]; Ấn Độ có 20 chi và khoảng 200 loài [15]; Mianma có 161 loài [16] và ở Malaixia có 18 chi và 160 loài [17]. Như vậy, Thái Lan, Trung Quốc và Ấn Độ là những quốc gia có sự đa dạng loài thuộc họ (Zingiberaceae) cao nhất, lần lượt là 300, 216 và 200 loài. 1.1.2. Ở Việt Nam J. Loureiro (1793) là người đầu tiên nghiên cứu về họ Gừng ở Việt Nam, ông đã mô tả 3 chi với 13 loài có ở Nam Bộ [18]. Năm 1908, Gagnepain ghi nhận ở Việt Nam có 13 chi và 63 loài trong “Zingiberaceae, Tổng hợp Thực vật Đông Dương” (Zingibéracées, Flore générale de l’Indo-Chine) [19]. Trong “Cây cỏ miền Nam Việt Nam”, Phạm Hoàng Hộ (1972) đã mô tả 19 chi với 45 loài [20]. Lê Khả Kế và cs. (1975) xác nhận có 8 chi, 25 loài trong “Cây cỏ thường thấy ở Việt Nam” [21]. Đến năm 1993, Phạm Hoàng Hộ đã mô tả 22 chi, 116 loài và thứ trong “Cây cỏ Việt Nam” [22]; sau đó, trong bản tái bản của công trình này có bổ sung và chỉnh sửa vào năm
4 2000, tác giả cho biết họ Gừng ở Việt Nam có 22 chi, 118 loài và thứ [23]. Năm 2005, Nguyễn Quốc Bình ghi nhận họ Gừng có 18 chi với 131 loài [24]. Đến năm 2017, Nguyễn Quốc Bình đã mô tả 19 chi, 143 loài và thứ trong “Họ Gừng - Zingiberaceae Lindl., Thực vật chí Việt Nam” [3]. Bên cạnh các công trình nghiên cứu về phân loại, ở Việt Nam còn có các nghiên cứu về giá trị làm thuốc của các loài trong họ này. Năm 1991, Võ Văn Chi đã mô tả 12 loài thuộc 8 chi có ở An Giang được dùng làm thuốc chữa bệnh [25]; đến năm 1997, Võ Văn Chi đã mô tả trong “Từ điển cây thuốc Việt Nam” 35 loài thuộc 10 chi có giá trị làm thuốc, trong đó các chi Riềng (Alpinia), Sa nhân (Amomum), Nghệ (Curcuma) là chủ yếu (22 loài) [26]. Trong “Cây thuốc Việt Nam, trồng, hái, chế biến, trị bệnh ban đầu”, tác giả Lê Trần Đức (1997) đã mô tả chi tiết cách trồng, hái và chế biến của 12 loài thuộc 5 chi của họ Gừng [27]. Trong bản xuất bản lần thứ XII năm 2004 của công trình “Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam”, Đỗ Tất Lợi đã mô tả 29 loài thuộc 9 chi, chủ yếu là Sa nhân (Amomum) - 10 loài và Riềng (Alpinia) - 7 loài được sử dụng làm thuốc [28]. Cũng năm 2004, Đỗ Huy Bích và cs. đã mô tả và giới thiệu 16 loài, 7 chi có giá trị làm thuốc [29]. Gần đây nhất là công trình của Võ Văn Chi (2012) trong “Từ điển cây thuốc Việt Nam” đã giới thiệu 43 loài và thứ, thuộc 9 chi được sử dụng làm thuốc ở Việt Nam [30]. Các công trình tuy ít có ý nghĩa về phân loại học, nhưng nó đã cung cấp những thông tin quan trọng về giá trị sử dụng của những loài thuộc họ Gừng ở Việt Nam. Ở Bắc Trung Bộ, tính đa dạng về hệ thực vật, trong đó có các taxon họ Gừng đã nhận được nhiều sự quan tâm. Năm 2003, Nguyễn Nghĩa Thìn và Mai Văn Phô công bố 18 loài thuộc 6 chi có ở VQG Bạch Mã [31]. Ở VQG Pù Mát, Nguyễn Nghĩa Thìn và Nguyễn Thanh Nhàn (2004) ghi nhận 32 loài thuộc 7 chi [32]. Năm 2010, Đỗ Ngọc Đài và Lê Thị Hương ghi nhận 23 loài có ở Khu BTTN Xuân Liên [33]. Năm 2013, Đậu Bá Thìn và cs. cho biết có 11 loài thuộc 6 chi có ở Khu BTTN Pù Luông [34]. Võ Minh Sơn và cs. (2015) cho biết có 10 chi và 42 loài ở 3 xã Nga My, Xiềng My và Bình Chuẩn (Pù Huống, Nghệ An) [35]. Ở VQG Vũ Quang được Lê Thị Hương và cs. (2015) công bố có 32 loài thuộc 8 chi [36]. Đậu Bá Thìn và cs. (2017) đã xác định được họ Gừng ở VQG Bến En có 32 loài thuộc 7 chi, trong đó các chi Riềng (Alpinia)-12 loài, Gừng (Zingiber)-7 loài, Sa nhân (Amomum)-5 loài là đa dạng nhất [37]. Năm 2018, Nguyễn Danh Hùng và cs. đã xác định được 59 loài thuộc 12 chi có Khu BTTN Pù Hoạt [38].
5 Từ đó cho thấy rằng, tính đa dạng của họ Gừng (Zingiberaceae) ở Việt Nam nói chung và ở Bắc Trung Bộ nói riêng gần đây đã và đang nhận được sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học. Các báo cáo cho thấy, họ Gừng ở các VQG, Khu BTTN ở Bắc Trung Bộ có tính đa dạng khá cao. Ví dụ ở VQG Bến En, diện tích rừng chỉ chiếm 0,08% so với diện tích rừng của cả nước (11738.07 ha [39] so với 14,6 triệu ha), nhưng số loài họ Gừng tại đây chiếm tới 22,38% so với cả nước (32 loài [39] so với 143 loài); hay ở Khu BTTN Pù Hoạt, số loài họ Gừng chiếm 41,26% (59 loài [40] so với 143 loài) trong khi diện tích rừng chỉ chiếm 0,622% (90741 ha [40] so với 14,6 triệu ha) so với cả nước. 1.2. Nghiên cứu về thành phần loài của chi Gừng (Zingiber Boehm.) và chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.2.1. Chi Gừng (Zingiber Boehm.) 1.2.1.1. Trên thế giới Chi Gừng (Zingiber Boehm.) được Miller (1754) mô tả đầu tiên [41], [42] và chính thức được phân loại bởi Boehm (1760) [43]. Kể từ đó đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu sự đa dạng về thành phần loài của chi này; điển hình là công trình nghiên cứu về Hệ Thực vật Đông Dương của M. Gagnepain, các công trình nghiên cứu về chi Gừng của I. Theilade, J. Mood, M. Sabu, … Tính đến năm 2020, đã có khoảng 213 loài thuộc chi Gừng được miêu tả [44] và đã xác định được tính đa dạng về sự phân bố tại các vùng có khí hậu nhiệt đới ở Châu Á, châu Úc và Nam Thái Bình Dương, trong đó khu vực Đông Nam Á được ghi nhận có sự đa dạng thành phần loài là cao nhất [45]. Khu vực Đông Nam Á đặc trưng bởi khí hậu nhiệt đới gió mùa quanh năm với lượng sông ngòi dày đặc, phù hợp với các đại diện chi Gừng thường mọc nơi đất mùn nóng ẩm, ưa bóng [3]. Thành phần loài trong chi Zingiber tại nhiều quốc gia trên thế giới cũng đã được báo cáo. Ở Malaixia, A. D. Poulsen (2006) đã thống kê được 13 loài [46]. Tại Thái Lan, P. Triboun (2006) đã mô tả sơ bộ 67 loài thuộc chi Zingiber [47], sau đó, P. Trboun và cs. (2014) đã mô tả thêm 10 loài mới [48], nâng tổng số loài thuộc chi Zingiber ở Thái Lan lên khoảng 77 loài. Số loài thuộc chi này được ghi nhận tại Lào là 25 loài [49]. M. Ardiyani và cs. (2017) cho biết tại Inđônêxia có 45 loài và 6 thứ [50]. Ở Ấn Độ có khoảng 35 loài [51]–[57]. Năm 2019, R.V.A. Docot và cs. công bố 2 loài mới là Zingiber aguingayae và Zingiber subroseum, đồng thời cho biết tại Philippin hiện có 13 loài thuộc chi Zingiber, trong đó 9 loài đặc hữu và 4 loài được
6 đưa về trồng [58]. Tại Mianma, M. M. Aung và N. Tanaka (2019) cho biết có 33 loài thuộc chi Zingiber [59]. Và mới đây, R. Li và cs. (2020) đã công bố loài mới Zingiber natmataungense [60], nâng số loài ở Mianma lên 34 loài. C. M. Wang và cs. (2020) đã công bố loài mới Zingiber chengii và cho biết tại Đài Loan có 4 loài thuộc chi Zingiber [61]. Và gần đây nhất, H. Ding và cs. (2020) đã mô tả 1 loài mới là Zingiber porphyrochilum, đồng thời cho biết Trung Quốc có 54 loài thuộc chi Zingiber [62]. Từ đó cho thấy, Thái Lan (77 loài), Trung Quốc (54 loài) và Inđônêxia (45 loài và 6 thứ) là những quốc gia có sự đa dạng về loài Zingiber cao. 1.2.1.2. Ở Việt Nam M. Gagnepain (1908) là người đầu tiên mô tả đầy đủ về họ Gừng (Zingiberaceae) ở bán đảo Đông Dương, trong đó ông đã liệt kê 13 loài thuộc chi Gừng (Zingiber) [19]. Năm 1993, Phạm Hoàng Hộ đã mô tả 11 loài thuộc chi Gừng ở Việt Nam [63]. Đến năm 2015, J. Škorničková, N. Q. Bình và cs. đã bổ sung thêm 9 loài mới cho chi Zingiber ở Việt Nam [64]. Năm 2016 đã có thêm 1 loài mới cho khoa học là Zingiber skornickovae [65] và 1 loài bổ sung là Zingiber ottensii [66]. Năm 2017, Lý Ngọc Sâm và cs. cho biết Việt Nam hiện có 32 loài, đồng thời công bố 1 loài bổ sung cho Hệ Thực vật Việt Nam là Zingiber nudicarpum [67]. Nguyễn Viết Hùng và cs. (2017) công bố 1 loài bổ sung là Zingiber nitens và cho biết chi Gừng ở Việt Nam hiện có 35 loài [68]. Như vậy, chi Gừng (Zingiber) ở Việt Nam có tính đa dạng khá cao, tính đến thời điểm hiện tại, số lượng loài trong chi Gừng ở Việt Nam tương đương với Ấn Độ, chỉ kém Thái Lan (77 loài), Trung Quốc (54 loài) và Inđônêxia (45 loài và 6 thứ). Ở Bắc Trung Bộ chưa có công trình nào mang tính hệ thống mà chỉ có các thống kê riêng lẻ về chi này, như: Đậu Bá Thìn và cs. (2013) xác nhận có 2 loài ở Khu BTTN Pù Luông [34], Võ Minh Sơn (2015) ghi nhận 8 loài có ở Khu BTTN Pù Huống [35], Đậu Bá Thìn và cs. (2017) cho biết có 7 loài đã được ghi nhận tại VQG Bến En [37], Nguyễn Danh Hùng và cs. (2018) công bố 11 loài có ở Khu BTTN Pù Hoạt [38]. Điều này cho thấy, ở Việt Nam việc nghiên cứu tính đa dạng trong chi Gừng (Zingiber) đã và đang được quan tâm trong những năm gần đây. Tuy nhiên, ở Bắc Trung Bộ, các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc báo cáo số lượng đơn lẻ ở các VQG, Khu BTTN, chưa có công trình nào nghiên cứu một cách toàn diện ở cả khu
7 vực. Vì vậy, nghiên cứu về sinh học, sinh thái của chi Gừng (Zingiber) là vấn đề cần thiết, phù hợp với xu thế nghiên cứu thảm thực thực vật nhằm đánh giá một cách toàn diện về đa dạng thành phần loài thuộc chi Gừng (Zingiber) tại Bắc Trung Bộ. 1.2.2. Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.2.2.1. Trên thế giới Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.), còn có tên gọi khác là hoa Gừng lily hay Bướm lily, bao gồm những loài có hoa đẹp và thơm nhất trong họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) [69]. Chi Hedychium đầu tiên được Rumphius đặt tên là Gandasulinum, sau đó, Koenig đã đặt tên chính thức cho chúng là chi Hedychium vào năm 1783 [70]. Các đại diện của chi này thường phân bố ở các khu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới, ôn đới của Châu Á và Madagascar [71], nhưng sự đa dạng loài tập trung cao nhất ở Himalaya [69]. Tại Lào, M. F. Newman và cs. (2007) xác nhận chi Hedychium có 7 loài [72]. Ở Trung Quốc, chi này có khoảng 34 loài [73]–[76]. Năm 2011, C. Picheansoonthon và P. Wongsuwan ghi nhận có 21 loài và 6 thứ ở Thái Lan [77]. Tại Ấn Độ, P. Thomas và cs. (2015) thống kê chi Hedychium gồm 45 loài [78]. Kể từ đó đến nay đã có thêm 3 loài bổ sung và 2 loài mới được mô tả [79]–[82], nâng số loài chi Hedychium tại Ấn Độ lên 50. Năm 2016, N. Tanaka và cs. đã công bố 4 loài bổ sung, 2 loài mới và cho biết tại Mianma có 22 loài thuộc chi Hedychium [83]; đến năm 2018, H. B. Ding và cs. đã mô tả 1 loài mới Hedychium putaoense [71], tổng số loài thuộc chi Hedychium ở Mianma là 23 loài. Như vậy, số loài trong chi Ngải tiên (Hedychium) cho đến thời điểm hiện tại có khoảng 110 loài [44], trong đó nhiều nhất ở Ấn Độ (50 loài), tiếp đến là Trung Quốc (34 loài) và Mianma (23 loài). 1.2.2.2. Ở Việt Nam Các công trình nghiên cứu về Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) ở Việt Nam cho đến nay còn tương đối ít. Trong “Cây cỏ Việt Nam” bản tái bản năm 2000, Phạm Hoàng Hộ đã mô tả 13 loài [23]. Đến năm 2017, Nguyễn Quốc Bình cho biết có 12 loài và 1 thứ trong “Họ Gừng - Zingiberaceae Lindl., Thực vật chí Việt Nam” [3]. Các VQG, Khu BTTN ở Khu vực Bắc Trung Bộ cũng đã có những ghi nhận về thành phần loài chi Ngải tiên. Năm 2013, Đậu Bá Thìn và cs. xác nhận có 1 loài ở Khu BTTN Pù Luông [34]. Ở Khu BTTN Pù Huống, Võ Minh Sơn (2015) ghi nhận