Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu giám định một số loài Giổi ăn hạt (Michelia spp.) ở Việt Nam bằng chỉ thị hình thái và phân tử

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định được những đặc điểm cơ bản về hình thái và vị trí phân loại của một số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam; xác định một số chỉ thị DNA mã vạch (DNA barcoding) của số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam; xây dựng cây phát sinh hình thái và cây phân loại dựa trên những đoạn gen phân lập từ các mẫu thu thập của loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu giám định một số loài Giổi ăn hạt (Michelia spp.) ở Việt Nam bằng chỉ thị hình thái và phân tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU GIÁM ĐỊNH MỘT SỐ LOÀI GIỔI ĂN HẠT (Micheliaspp.) Ở VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ HÌNH THÁI VÀ PHÂN TỬ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC M SỐ 42 02 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS VŨ QUANG NAM 2. PGS. TS BÙI VĂN THẮNG Hà Nội – 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của giảng viên PGS.TS Vũ Quang Nam và PGS.TS Bùi Văn Thắng – Viện Công nghệ sinh học trường Đại học Lâm nghiệp. Các nội dung nghiên cứu, kết quả nêu trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Luận văn cũng sử dụng thông tin, số liệu từ các bài báo và nguồn tài liệu của các tác giả khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc đầy đủ. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kì công trình nghiên cứu nào khác đã được công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của hội đồng khoa học. N i g y 6 th g 8 Người cam đoan Trần Thị Thu Hiền
ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Lâm nghiệp, bản thân tôi đã l nh hội được rất nhiều kiến thức qu báu và nhận được sự quan tâm, giúp đ từ phía nhà trường, gia đình và bạn b đồng nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm n chân thành nhất đến toàn th qu Thầy Cô giáo trong, ngoài nhà trường, đến gia đình, bạn b và đồng nghiệp đã ủng hộ, giúp đ , tạo điều kiện về vật chất, tinh thần cho tôi trong suốt thời gian vừa qua. Luận văn tốt nghiệp này được sự hỗ trợ về mọi phư ng diện từ đề tài nghiên cứu khoa học c bản, được sự tài trợ của Quỹ Phát tri n khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED), giai đoạn 2017 – 2020, Mã số: 106.03– 2017.16 do PGS.TS Vũ Quang Nam làm Chủ trì với tên “Nghiên cứu giám định các loài Giổi hạt ở Việt Nam (Michelia spp.) bằ g phươ g ph p hì h thái, phân tử v si h th i”. Tôi xin chân thành cảm n sự giúp đ qu báu đó! Tôi xin bày tỏ lòng biết n sâu sắc tới các giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Quang Nam và PGS.TS Bùi Văn Thắng – Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đ tôi từ khi hình thành tưởng, trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Đặc biệt, tôi xin cảm n các cô giáo Th.S Nguyễn Thị Hải Hà và cô giáo Th.S Nguyễn Thị Th của Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện thí nghiệm phân tử, phân tích số liệu đ bản luận văn được hoàn thành. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng trong đề tài nghiên cứu khoa học của tôi chắc h n không tránh khỏi nh ng thiếu sót. Kính mong nhận được sự đóng góp kiến của qu Thầy Cô giáo, bạn b đồng nghiệp đ đề tài nghiên cứu khoa học của tôi được hoàn thiện h n. Tôi xin trân trọng cảm n! N i g y 6 th g 8 Học vi n Trần Thị Thu Hiền
iii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................. vii Đ T VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU.................................................... 4 1.1. Khái quát về đối tượng nghiên cứu ............................................................ 4 Ng (Magnoliaceae) .................................................................. 4 h h Ng (Magnolioideae)……………………………………5 1.1.3. Chi iổi (Michelia L.)............................................................................. 6 4 Lo i iổi hạt (Michelia spp.)............................................................. 7 1.2. Tổng quan về DNA mã vạch (DNA barcode).......................................... 12 iới thiệu về DNA ã vạ h .................................................................. 12 C đặ điể ơ bả ủ trì h tự DNA ã vạ h……………………..14 3 M t số o us đượ sử dụ g tro g phươ g ph p DNA ã vạ h ở thự vật .. 16 1.3. Một số DNA mã vạch được sử dụng trong nghiên cứu ở thực vật. ......... 19 1.4. Một số thành tựu nghiên cứu về DNA mã vạch ở thực vật ..................... 24 1.5. Một số nghiên cứu về các loài Giổi ăn hạt............................................... 25 5 M t số ghiê ứu ở go i ướ ……………………………………...25 5 M t số ghiê ứu tại Việt N ............................................................ 26
iv Chƣơng 2 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 30 2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 30 2.2. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 30 2.3. Hóa chất và các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu .................................. 31 2.3 ó hất ................................................................................................ 31 2.3.2. Các thiết bị sử dụ g tro g ghiê ứu .................................................. 32 2.4. Phư ng pháp nghiên cứu .......................................................................... 33 2.4 hươ g ph p ghiê ứu hì h th i v vị trí ph oại ......................... 33 2.4 hươ g ph p ghiê ứu ph tử ......................................................... 34 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 39 3.1. Kết quả nghiên cứu giám định các loài Giổi ăn hạt ................................. 39 3.1.1. Về ph oại v hệ thố g h thự vật hi iổi. ………………………39 3.1.2. Đặ trư g ơ bả về hì h th i ủ o i tro g hi iổi..………… 42 3.1.3. Đặ điể hì h th i ơ bả ủ o i iổi hạt……………………42 3.1.4. Khóa tra phân loại cho m t số loài Giổi ở Việt Nam ........................... 52 3.2. Kết quả nghiên cứu giám định các loài Giổi ăn hạt bằng chỉ thị phân tử 53 3.2.1. Kết quả x đị h đoạ DNA ã vạ h ủ o i iổi hạt 53 3.2.2. X đị h v ph tí h trì h tự u eotide ủ đoạ DNA ã vạ h ..... 58 3.2.3 X y dự g y ph t si h hủ g oại ....................................................... 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 71 1. Kết luận ....................................................................................................... 71 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO
v DANH MỤC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ Bp base pair CBOL Consortium for the Barcode of Life CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide DNA Deoxyribonucleic acid EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid ITS Internal Transcribed Spacer kb kilobase NCBI National Centre for Biotechnology Information PCR Polymerase Chain Reaction PVP Polyvinyl pyrrolidone rDNA ribosome deoxyribonucleic acid RNA Ribonucleic acid Rnase Ribonuclease RUBISCO. Rubilose – 1,5 – bisphosphate cacboxylase/oxygenase SDS Sodium dodecyl sulphate TAE Tris – Acetic acid – EDTA TE Tris – Ethylenediaminetetraacetic acid UV Ultra Violet v/p vòng/phút VNTR Variable number tandem repeat RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms LSC Large single – copy region SSC Small single – copy region
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT T n bảng Trang 1.1 Phân bố một số loài thuộc chi Giổi ở Việt Nam 9 2.1 Các mẫu Giổi ăn hạt ở Việt Nam trong nghiên cứu 30 2.2 Thành phần đệm tách A 31 2.3 Thành phần đệm tách B 32 2.4 Thành phần đệm TE (TE Buffer) 32 2.5 Trình tự và thông tin về các cặp mồi trong nghiên cứu 36 2.6 Thành phần một phản ứng PCR 36 2.7 Chu kỳ phản ứng PCR 37 3.1 Kết quả đo hàm lượng và độ sạch các mẫu DNA tổng số 54 Trình tự nucleotide của gen atpB – rbcL phân lập từ các mẫu Giổi 3.2 59 ăn hạt Kết quả so sánh trình tự nucleotide đoạn gen atpB – rbcL của các 3.3 mẫu Giổi ăn hạt với trình tự nucoleotide gen atpB – rbcL của loài 61 Michelia alba với mã số trên Genbank là AB623323.1 Trình tự nucleotide của gen trnH – psbA phân lập từ các mẫu Giổi 3.4 62 ăn hạt Kết quả so sánh trình tự nucleotide đoạn gen trnH – psbA của các 3.5 mẫu Giổi ăn hạt nghiên cứu với trình tự nucoleotide gen trnH – 63 psbA của loài Magnolia insignis (KY921716.1) Kết quả so sánh trình tự nucleotide đoạn gen trnL intron của các mẫu Giổi ăn hạt với trình tự nucoleotide gen trnL intron của các loài 3.6 64 Michelia champaca (AY009041.1), Michelia baillonii (AY009042.1), Magnolia laevifolia (MF583748.1) So sánh trình tự nucleotide của gen trnL – trnF của các mẫu Giổi ăn 3.7 66 hạt nghiên cứu
vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Cây Giổi xanh trong rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng Gia Lai 10 Một phần cây Phylogeny hình thái th hiện mối quan hệ phát sinh 3.1A 41 của các loài Michelia Một phần cây Phylogeny phân tử (ndhF sequences) th hiện 3.1B 41 mối quan hệ phát sinh của các loài Michelia 3.2 Cành mang hoa của loài Giổi ăn hạt (Michelia tonkinensis) 42 3.3 Một số đặc trưng hình thái ở chi Michelia L. 43 Hình thái lá và lá non trong chồi búp ở các loài thuộc chi 3.4A 44 Michelia L. Một số đặc trưng hình thái của vết sẹo ở các loài thuộc chi 3.4B 44 Michelia L. 3.5 Giản đồ về sự phát sinh chồi cành syllepsis và prolepsis 45 3.6 Hình thái c quan sinh sản ở các loài thuộc chi Michelia 46 3.7 Hình thái loài Giổi ăn hạt (Michelia tonkinensis A.Chev) 49 Đặc đi m hình thái của bộ nhụy hoa và quả của một số loài 3.8 53 Giổi ăn hạt DNA tổng số của mẫu Giổi ăn hạt tách chiết được điện di trên 3.9 54 gel agarose 1% Sản phẩm PCR nhân đoạn gen atpB – rbcL được điện di trên 3.10 55 gel agarose 1% Sản phẩm PCR nhân đoạn gen trnH – psb A được điện di trên 3.11 56 gel agarose 1% Sản phẩm PCR nhân đoạn gen trnL intron được điện di trên 3.12 57 gel agarose 1%
viii Sản phẩm PCR nhân đoạn gen trnL – trn F được điện di trên 3.13 58 gel agarose 1% Cây phân loại dựa trên đoạn gen atpB – rbcL xây dựng bằng 3.14 67 MEGA (phư ng pháp Neighbor – joining) Cây phân loại dựa trên đoạn gen trnH – psbA xây dựng bằng 3.15 68 MEGA (phư ng pháp Neighbor – joining) Cây phân loại dựa trên đoạn gen trnL intron xây dựng bằng 3.16 69 MEGA (phư ng pháp Neighbor – joining) Cây phân loại dựa trên đoạn gen trnL – trnF xây dựng bằng 3.17 39 MEGA (phư ng pháp Neighbor – joining)
1 Đ T VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Đất nước Việt Nam nổi tiếng với rất nhiều hệ sinh thái cùng môi trường sống đa dạng, được thiên nhiên ưu đãi bởi có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, đất đai màu m , là n i có điều kiện tự nhiên và khí hậu rất thích hợp cho nhiều loài cây cối phát tri n. Một quốc gia có hệ thực vật vô cùng phong phú và mang lại nhiều giá trị kinh tế cao, trong đó có loài Giổi ăn hạt, một trong nh ng loài cây mang nhiều giá trị không chỉ trong nghiên cứu khoa học mà cả trong thực tiễn đời sống. Loài Giổi ăn hạt đã được đề cập đến trong một số tài liệu về phân loại thực vật, về cây thuốc, về cây lâm đặc sản,... Trong các tài liệu đó, chúng được nhắc đến là loài có phân bố ở các khu vực miền núi phía Bắc như các tỉnh: Hòa Bình, Phú Thọ, V nh Phúc, Tuyên Quang, Hà T nh và một số tỉnh khác ở Việt Nam. Loài Giổi ăn hạt cũng là một trong nh ng loài cây được một số c quan tổ chức đã và đang nghiên cứu phát tri n bảo tồn như: Vườn quốc gia Bến En (Thanh Hóa), Vườn quốc gia Xuân S n (Phú Thọ), Vườn quốc gia Tam Đảo (V nh Phúc) hay Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hòa Bình, v.v… Từ nh ng nghiên cứu trên, cộng thêm các thông tin từ các tài liệu liên quan đã chỉ ra rằng Giổi ăn hạt là loài có giá trị, có th dùng làm thuốc và gia vị, đã và đang được nghiên cứu, phát tri n. Tuy nhiên, nh ng nghiên cứu hay sự phát tri n nguồn gen về loài Giổi vẫn dừng lại ở quy mô hẹp, chưa đưa ra được nh ng khuyến cáo hoặc c sở khoa học cần thiết cho việc bảo tồn và phát tri n nguồn gen quý của loài này trên quy mô rộng. H n thế n a, hầu hết nguồn hạt Giổi hiện nay xuất phát từ một số hộ gia đình ở một số địa phư ng, mang tính tự phát, nhỏ lẻ hoặc đến từ sự thu gom lẻ tẻ của một số bà con vùng núi cao; trong khi đó nhu cầu về hạt Giổi ngày càng lớn. Trong hầu hết các tài liệu chính thống hoặc không chính thống về thực
2 vật hay trong báo cáo của các nghiên cứu về loài Giổi ăn hạt thì tên khoa học và vị trí phân loại của chúng vẫn là vấn đề cần phải bàn luận và tiếp tục cần nghiên cứu. Một câu hỏi đặt ra cần giải quyết là: Ở Việt Nam có bao nhiêu loài Giổi mà hạt có th ăn được và làm gia vị được? Tên khoa học chính xác của chúng ra sao? Vị trí của chúng trong hệ thống phân loại như thế nào? Đáp án của các câu hỏi đó sẽ là tiền đề rất quan trọng cho khoa học và thực tiễn, đ từ đó có th đưa ra được nh ng đề xuất hay khuyến nghị cho việc bảo tồn và phát tri n nguồn gen của loài cây Giổi ăn hạt có giá trị này ở Việt Nam. Ngày nay, cùng với sự phát tri n vượt bậc của công nghệ sinh học, sự ra đời của các kỹ thuật sinh học phân tử đã giúp ích rất nhiều trong quá trình đánh giá mối quan hệ di truyền gi a các cá th , quần th hay các xuất xứ phân loại một cách nhanh chóng, đặc biệt trong việc giám định các loài mà dựa trên nh ng đặc đi m hình thái còn chưa chắc chắn hoặc chưa rõ, nhất là trong trường hợp các mẫu vật thu được chỉ có cành lá mà không có hoa, quả, hạt. Xuất phát từ lý luận và thực tiễn nói trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giám định một số loài Giổi ăn hạt (Michelia spp.) ở Việt Nam bằng chỉ thị hình thái và phân tử”. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp nh ng c sở d liệu, chính xác về chỉ thị hình thái và phân tử, từ đó góp phần quan trọng trong việc bảo tồn và phát tri n loài/các loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam. 2. Mục tiêu nghiên cứu  Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu giám định được một số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam dựa trên chỉ thị hình thái và phân tử đ làm c sở khoa học cho việc bảo tồn và phát tri n các loài cây này ở Việt Nam.  Mục tiêu cụ thể - Xác định được nh ng đặc đi m c bản về hình thái và vị trí phân loại của một số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam.
3 - Xác định một số chỉ thị DNA mã vạch (DNA barcoding) của số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam. - Xây dựng cây phát sinh hình thái và cây phân loại dựa trên nh ng đoạn gen phân lập từ các mẫu thu thập của loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghi n cứu 3.1. Đối tƣợng nghi n cứu Nghiên cứu một số loài Giổi ăn hạt (Michelia spp.) ở Việt Nam 3.2. Phạm vi nghi n cứu - Phạm vi nội dung Đề tài tập trung nghiên cứu: Các đặc đi m hình thái, lập matrix, giải trình tự một số vùng gen phân lập được, xác định một số chỉ thị DNA mã vạch và xây dựng cây phát sinh chủng loại của một số loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam. - Phạm vi thời gian Đề tài được thực hiện từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2018 - Phạm vi không gian - Đề tài nghiên cứu các mẫu Giổi ăn hạt thu thập tại một số khu vực ở Việt Nam như: Hà Nội, Hòa Bình, Thanh Hóa, S n La, Điện Biên và Gia Lai. - Đề tài được tiến hành thực hiện tại Viện CNSH Lâm nghiệp (Trường Đại học Lâm nghiệp). 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo trong l nh vực hóa phân tích các hợp chất tự nhiên, trong l nh vực Lâm nghiệp và quan trọng là cung cấp nh ng c sở d liệu, chính xác về tên khoa học của các loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam, góp phần quan trọng trong việc đưa ra nh ng khuyến nghị về việc bảo tồn và phát tri n loài/các loài Giổi ăn hạt ở Việt Nam.
4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Khái quát về đối tƣợng nghi n cứu . . . Ng c an (Magnoliaceae) - Họ Ngọc lan (danh pháp khoa học: Magnoliaceae) là một họ thực vật có hoa thuộc bộ Mộc lan (Magnoliales). Họ này bao gồm 2 phân họ đó là: Phân họ Magnolioideae có chi Ngọc lan (Magnolia ) được biết đến nhiều nhất và phân họ Liriodendroidae, một phân họ đ n ngành, có chi Liriodendron (cây tulip cây hoàng dư ng hoặc cây áo cộc) [3 - Họ Ngọc lan là một họ cổ, các hóa thạch thực vật được xác định thuộc về họ này có niên đại từ 80 đến 95 triệu năm. Các đặc đi m nguyên thủy của họ Ngọc lan là các hoa lớn, hình dáng tựa như đài hoa và thiếu các đặc đi m của cánh hoa hay đài hoa thực thụ. Các bộ phận lớn không chuyên biệt của hoa, tư ng tự như cánh hoa, được gọi trong tiếng Anh là tepal. Không giống như phần lớn thực vật hạt kín mà các bộ phận có hoa của chúng sắp xếp thành vòng, các loài trong họ Ngọc lan có nhị và nhụy hoa sắp xếp thành hình xoắn ốc trên đế hoa hình nón. Sự phân bổ như thế cũng được tìm thấy trong các thực vật cổ hóa thạch và người ta tin rằng nó là c sở hay nguyên thủy cho các loài thực vật hạt kín. Hoa của chúng cũng không có sự phân biệt rõ ràng gi a lá đài và cánh hoa như hầu hết các loài thực vật có hoa tiến hóa muộn h n; bộ phận "hai mục đích" này xuất hiện ở cả hai vị trí được biết đến như là một phần của bao hoa. Họ Ngọc lan được công nhận có khoảng 225 loài trong 7 chi, mặc dù một số hệ thống phân loại đưa toàn bộ phân họ Magnoioideae vào trong chi Magnolia. Sự phân bố của các loài thuộc họ này phổ biến ở miền đông Bắc Mỹ, Mexico, Trung Mỹ, Tây Ấn, khu vực nhiệt đới Nam Mỹ, đông và nam Ấn Độ, Sri Lanka, Đông Dư ng, Malaysia, Trung Quốc, Triều Tiên và Nhật Bản. Họ Ngọc lan phần lớn có hoa lư ng tính (ngoại trừ Kmeria và một số
5 loài Magnolia đoạn Gynopodium) trên đế hoa đối xứng. Cụm hoa đ n độc, hoa sặc s với các lá đài và cánh hoa không th phân biệt, có mùi th m. Các lá đài này nằm trong khoảng từ 6 tới nhiều nhị hoa với các chỉ nhị ngắn, phân dị k m từ bao phấn. Lá noãn thường là nhiều, phân biệt nằm trên đế hoa thuôn dài. Hình dạng lá đ n mọc so le, đôi khi xẻ thùy. Quả là dạng quả hợp từ các quả đại thông thường bị p gần khi chúng chín và mở dọc theo bề mặt xa trục. Hạt có vỏ dày cùi thịt màu đỏ, hay da cam (trừ Liriodendron). Hoa của Magnoliaceae thụ phấn nhờ bọ cánh cứng, ngoại trừ Liriodendron nhờ ong. Các lá noãn của hoa chi Ngọc lan rất dày đ tránh tổn thư ng do bọ cánh cứng khi chúng đậu, bò và kiếm ăn trên đó. Hạt thường phát tán nhờ chim trong khi hạt của chi Liriodendron phát tán nhờ gió. Do xuất hiện sớm nên sự phân bố địa l của họ Ngọc lan trở thành rời rạc hay phân mảng do kết quả của các sự kiện địa chất lớn như các thời kỳ băng hà, trôi dạt lục địa và kiến tạo s n. Ki u phân bố này đã cô lập một số loài trong khi gi cho một số loài chỉ ở gần nhau. Các loài còn sinh tồn của họ này phân bố rộng khắp trong vùng ôn đới và nhiệt đới châu Á, từ Himalaya tới Nhật Bản và đông nam qua Malaysia tới New Guinea. Châu Á là n i có khoảng 2 3 số loài trong họ Ngọc lan phần còn lại trải rộng khắp châu Mỹ với các loài ôn đới phân bố từ miền nam Hoa Kỳ và các loài nhiệt đới trải rộng từ Brasil tới Tây Ấn [8]. . . . hân h Ng c lan (Magnolioideae) Phân họ Ngọc lan được phân loại theo hai tông [23]. * Tông Magnolieae - Kmeria: có 5 loài (có th gộp trong chi Magnolia theo ngh a rộng) - Magnolia: có 128 loài (theo ngh a hẹp). Nếu coi là chi theo ngh a rộng sẽ chứa 218 loài. - Manglietia: có 29 loài (có th gộp trong chi Magnolia ngh a rộng). - Pachylarnax: có 2 loài (có th gộp trong chi Magnolia ngh a rộng).
6 * Tông Michelieae - Elmerrillia: có 4 loài (có th gộp trong chi Magnolia ngh a rộng). - Michelia (gồm cả Paramichelia, Tsoongiodendron): có 49 loài (có th gộp trong chi Magnolia ngh a rộng) [3 . 1.1.3. hi Giổi (Michelia) Chi Giổi (Michelia L.) thuộc họ Mộc lan (Magnoliaceae), Chi này có khoảng 50 loài cây thân gỗ và cây bụi thường xanh, có nguồn gốc ở miền nhiệt đới và cận nhiệt đới của Nam Á và Đông Nam Á (miền Ấn Độ – Mã Lai). Hình dạng, lá của chi Giổi tư ng tự chi Mộc lan (Magnolia), nhưng hoa của chi Giổi mọc thành cụm gi a các nách lá, h n là mọc đ n ở đầu cành như chi Mộc lan. Tên khoa học của chi này được đặt theo tên của một nhà thực vật học người Firenze, Italy là Pietro Antonio Micheli (1679 – 1737) [23]. Joannis De Loureiro, một nhà truyền giáo và nhà tự nhiên học Bồ Đào Nha, là người đầu tiên công bố các loài thuộc họ Ngọc lan ở Việt Nam. Trong công trình Flora cochichinensis I (1790) ông đã mô tả 4 loài thuộc hai chi Michelia và chi Liriodendron. Tiếp đó, năm 1907 trong tập 1 của bộ thực vật chí đại cư ng Đông Dư ng (Flore Gesesneerale de L‟Indo - Chine) do Lecomte, theo Finet A. Eva F. Gagnepain đã mô tả họ Ngọc lan (Magnoliaceae) với 7 chi, 15 loài, một số loài thu mẫu tại Việt Nam trong đó chi Michelia gồm 4 loài: Michelia figo Spreng (mẫu thu ở Nam Định) Michelia baviensis Finet et Gagnepain (mẫu thu ở Ba Vì), Michelia champaca (mẫu thu ở Hà Nội) và Michelia baillonii (Pierre) Finet et Gagn (mẫu thu ở campuchia). Chevalier bổ sung vào họ Ngọc lan ở Việt Nam 2 loài mới là Talauma gioi và Michelia tonkinensis. Dandy đã mô tả nhiều loài mới từ Châu Á, trong đó có 18 loài từ Việt Nam, đặc biệt là có 11 loài thuộc chi Michelia là: Michelia balansae, Michelia aenea, Michelia chapensis, Michelia tignifea, Michelia constricta, Michelia subulife, Michelia ribundavar tonkinensis, Michelia hypolampra,
7 Michelia mediocris, Michelia fulgens và Michelia masticata. Tiếp đó, năm 1938, 1939 theo Gagnepain mô tả hai loài mới là Michelia braianensis và Manglietia blaoensis đưa tổng số loài thuộc họ Ngọc lan cho hệ thực vật Việt Nam đến năm 1939 là 3 chi và 39 loài, trong đó có 3 chi và 22 loài mới được mô tả. Đến năm 2003, trong danh lục các loài thực vật Việt Nam [1] họ Ngọc lan được bổ sung thêm 1 chi Alcimandra và một loài mới là Manglietia hainanensis Dandy. Như vậy, tại Việt Nam họ Magnoliaceae có 9 chi, 46 loài, với chi Giổi có 18 loài và một thứ [7]. . .4. oài Giổi ăn hạt (Michelia spp.) 4 Vị trí ph oại o i iổi hạt Theo danh pháp thực vật từ nh ng năm 1753, năm đầu tiên xuất hiện công trình Species Plantarum của Carl Linnaeus. Sau đó các quy tắc về danh pháp được kh ng định qua các hội nghị quốc tế về thực vật học trên thế giới, bắt đầu từ hội nghị Paris (1867) trở đi cho tới ngày nay. Loài Giổi ăn hạt(Michelia spp.) trong phân loại học thực vật loài này thuộc chi Giổi (Michelia L.), thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae), cụ th có vị trí trong hệ thống phân loại như sau: Giới thực vật (Plantae) Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) Phân lớp Ngọc lan (Magnoliidae) Bộ Ngọc lan (Magnoliales) Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) Chi Giổi (Michelia L.) Loài Giổi ăn hạt (Michelia spp.)
8 1.1.4.2. Sự ph bố ủ o i iổi hạt * Trên thế giới Trên thế giới Giổi ăn hạt là loài được mô tả lần đầu bởi nhà thực vật học người Pháp Auguste Jean Baptiste Chevalier từ mẫu chuẩn thu được từ tỉnh Tuyên Quang của Việt Nam tháng 5 năm 1918 và đến tháng 10 cùng năm đó được công bố trên tạp chí Bulletin Economique (de l'Indochine). Loài Giổi ăn hạt thuộc họ Ngọc lan (Magnoliaceae), có khoảng 300 loài phân bố chủ yếu ở nhiệt đới và á nhiệt đới Bắc bán cầu, thường tập trung ở Đông Nam Á và Đông Nam Mỹ. Giổi ăn hạt được phân bố chủ yếu ở các ki u rừng á nhiệt đới thường xanh độ cao trên 700 – 1500 m. Loài Giổi ăn hạt thuộc chi Giổi(Michelia L.) có nguồn gốc ở miền nhiệt đới và cận nhiệt đới của Nam Á và Đông Nam Á, bao gồm cả miền nam Trung Quốc [23]. * Ở Việt N Ở Việt Nam chi Giổi có khoảng 21 loài [15], các loài Giổi ăn hạt (Hình 1.1) được ghi nhận là cây bản địa của nước ta, phân bố rộng khắp từ Lào Cai đến các tỉnh Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên [6 . Loài Giổi ăn hạt tập trung nhiều ở các tỉnh phía Bắc như: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Tuyên Quang, Bắc Giang, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà T nh, Điện Biên, Gia Lai, và Kon Tum [22]. Giổi ăn hạt là loài cây gỗ đa tác dụng, toàn bộ thân cây, cành, lá, rễ, hoa quả và hạt đều có giá trị, đặc biệt là hạt Giổi có mùi th m đặc trưng, có chứa tinh dầu và là loại gia vị truyền thống, nhất là nhân dân vùng núi phía Bắc (cùng với hạt cây Mắc kh n, giống như hạt tiêu ở các tỉnh phía Nam); hạt còn được dùng làm thuốc ch a đau bụng, xoa bóp khi đau nhức, tê thấp; vỏ cây dùng làm thuốc ch a sốt, ăn uống không tiêu …[14]. Theo nghiên cứu hiện nay, ở Việt Nam có nhiều loài thuộc chi Giổi đã được công nhận và trình bày cụ th trong bảng sau: (bảng 1.1).
9 Bảng 1.1. Phân bố một số loài thuộc chi Giổi ở Việt Nam [70] STT T n khoa học T n địa phƣơng Tình hình phân bố Yên Bái, Hà Giang, Tuyên Michelia balansae Quang, Phú Thọ, V nh 1 Giổi lông, Giổi bà (A.DC) Dandy Phúc, Hà Nội, Thanh Hoá Nghệ An, Quảng Bình... 2 Michelia braianensis Giổi nhung Gia Lai, Đắk Nông, Gagnep. Lâm Đồng… 3 Michelia citrata (Noot. Giổi chanh, Giổi Hà Giang, Gia Lai, & Chalermglin) Q. N. xanh quả to Lâm Đồng... Vu & N. H Xia 4 Michelia foribunda Giổi nhiều hoa Hà Giang, Lào Cai, Finet & Gagnep. Lâm Đồng… 5 Michelia foveolata Giổi lá láng Hà Nội, S n La, Lào Cai, Merril ex Dandy Yên Bái, Hà Giang, Huế… 6 Michelia fulva HungT. Giổi lông hung Hà Giang, Cao Bằng, Huế, Chang & B. L. Chen Đà Nẵng… 7 Michelia lacei Giổi quản hoa Lào Cai, Hà Giang… W.W.Smith 8 Michelia macclurei Giổi tàu V nh Phúc, Quảng Ninh, Dandy Lâm Đồng, Gia Lai… Lào Cai, Tuyên Quang, 9 Michelia martinii Giổi martin Quảng Bình, Cao Bằng, S n La… 10 Michelia masticata Giổi mastica Đui Tuyên Quang, Bắc Kạn, Dandy Hoà Bình, Điện Biên, Hà Giang, Quảng Bình… 11 Michelia mediocris Giổi xanh Hà Nội, Hoà Bình, Dandy Hà Giang… 12 Michelia coriacea Giổi lá dai Cao Bằng, S n La, (Hung T. Chang & Hà Giang... B.L. Chen) 13 Michelia champaca Hoàng ngọc lan Hà Nội, Đà Lạt…
10 1.1.4.3. i trị ki h tế kho h v bảo tồ ủ loài Giổi hạt - Giổi ăn hạt là loài cây lâm sản ngoài gỗ đặc h u của Việt Nam. Giổi thuộc loại cây thân gỗ lớn (Hình 1.1), cây trưởng thành có th cao h n 30m, đường kính thân cây tới h n 1m. Thân cây th ng tắp, tròn đều, phân cành cao, gỗ có mùi th m, có giác lõi phân biệt: giác màu vàng nhạt và lõi vàng nâu, thớ gỗ mịn, có vân đẹp, sắc n t, không cong vênh, ít bị mối mọt, gỗ nhẹ (th tích 580 kg/m3 gỗ khô) và khá bền. Chính vì thế gỗ Giổi được nhân dân ưa chuộng dùng trong xây dựng nhà cửa (làm nhà gỗ, sàn gỗ), đóng đồ đạc nội thất hay làm nh ng sản phẩm mỹ nghệ… [10]. Hình 1.1 Cây Giổi xanh trong rừng tự nhi n ở Kon Hà Nừng tỉnh Gia Lai - Hiện nay, số lượng loài Giổi ăn hạt trong tự nhiên đã bị giảm sút rất nhiều vì bị khai thác, chặt đ lấy gỗ. Do vậy cần đưa loài Giổi ăn hạt thành một loài cây gỗ bản địa chính trong công tác trồng rừng ở một số vùng, đặc biệt là vùng Trung tâm Bắc Bộ và Bắc Trường S n [6, 10]. - Gỗ Giổi qu như vậy nhưng thứ quý nhất của loài Giổi sở h u giá trị kinh tế cao nhất lại là hạt Giổi, được mệnh danh là “vàng đen” hay “gia vị vàng” của núi rừng Tây Bắc. Cây Giổi càng lâu năm sẽ cho càng nhiều hạt và hạt càng th m ngon. Quả Giổi khi chín sẽ bung ra cho nh ng hạt Giổi chín đỏ căng mọng. Hạt Giổi khi đem ph i khô chuy n sang màu cánh gián hoặc đen
11 bóng. Hạt Giổi khô được sử dụng chủ yếu làm gia vị tư ng tự như ta dùng hạt tiêu (nhưng th m h n rất nhiều), hay thảo quả Sa Pa (nhưng không hắc), hay hạt mắc khén của người Thái (nhưng ngon h n)… Người ta có th thu hạt Giổi trực tiếp trên cây hoặc hạt rụng trên mặt đất rừng dưới tán cây mẹ. Hạt thu về đãi sạch lớp nội nhũ bao quanh, bảo quản hạt trong điều kiện khô. Nếu dùng trong gia đình thường cho vào ống tre và đ n i khô ráo, khi ăn mang hạt ra giã nát, có th trộn với muối đ chấm hoặc rắc lên thức ăn như hạt tiêu. Hạt Giổi là một gia vị tuyệt vời trong các món ăn mang hư ng vị truyền thống mà chỉ đến vùng núi phía Bắc ta mới được thưởng thức loại gia vị này. - Mặt khác, hạt Giổi có chứa tinh dầu, năm 1997 theo phân tích của Nguyễn Xuân Dũng thì trong tinh dầu từ thịt quả và hạt có chứa safrol: 70,2% (thịt quả) – 72,9% (hạt) và methyl eugenol: 24,2% (thịt quả) – 18,5% (hạt). Tinh dầu ở thân chủ yếu chứa camphor 23,8% và ngoài vỏ thân chứa camphor 15,7%, safrol 14,3%, α – caryophyllen 15,6% và elemicin 13,7% [22]. Đánh giá về tiềm năng thị trường của loài Giổi ăn hạt, theo nghiên cứu về cây giống Lâm nghiệp cho rằng sản lượng, giá trị và nhu cầu sử dụng hạt Giổi ngày càng tăng lên nhanh chóng trong thời gian vừa qua bởi chúng cung cấp nguồn dược liệu và thực phẩm gi vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống thực tiễn. Qua đó một lần n a có th kh ng định giá trị kinh tế của loài cây Giổi ăn hạt là rất cao, có th coi đây là một trong nh ng loài cây Lâm nghiệp có tiềm năng rất lớn vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao vừa giúp xóa đói giảm ngh o cho người dân khu vực miền núi phía Bắc [14]. 1.2. Tổng quan về DNA mã vạch (DNA barcode) . . . Giới thiệu về DNA mã vạch Nghiên cứu về giới thực vật thì phư ng pháp phân loại thực vật dựa trên nh ng đặc đi m hình thái từ lâu đã chứng minh được vai trò quan trọng làm nền tảng cho các nghiên cứu về sinh thái, tiến hóa và đa dạng. Phân loại