Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm Lâm học và nhân giống Trà hoa vàng (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) bằng phương pháp giâm hom

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu xây dựng được cơ sở dữ liệu ADN mã vạch Trà hoa vàng loài C.chrysantha; xác định được một số đặc điểm lâm học Trà hoa vàng tại khu vực Ba Chẽ; xây dựng được kỹ thuật nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom; Nhằm phục vụ công tác bảo tồn và phát triển loài thực vật quý hiếm này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm Lâm học và nhân giống Trà hoa vàng (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) bằng phương pháp giâm hom

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi, công trình đƣợc thực hiện trong thời gian từ tháng 5 đến tháng 10 năm 2016. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà nội, ngày 29 tháng 10 năm 2016 Ngƣời viết cam đoan Phan Đặng Hoàng
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận văn này, tôi đã nhận đƣợc sự chỉ bảo, giúp đỡ rất tận tình của TS. Nguyễn Văn Việt và TS. Trần Việt Hà. Cùng với sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô giáo trong khoa Lâm học, Phòng đào tạo Sau đại học – Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp – Hà Nội, Hạt Kiểm lâm huyện Ba Chẽ, Trƣờng Cao Đẳng Nông lâm Đông bắc – Quảng ninh. Nhân dịp này cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn Việt và TS. Trần Việt Hà, đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình trong thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo, cán bộ Hạt Kiểm lâm huyện Ba chẽ, Trƣờng Cao Đẳng Nông lâm Đông bắc – Quảng ninh, đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và các bạn đồng nghiệp động viên, giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn! Hà nội, ngày 29 tháng 10 năm 2016 Ngƣời viết luận văn Phan Đặng Hoàng
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC VÀ CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ............................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................3 1.1. Giới thiệu về Trà hoa vàng (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) .......................3 1.1.1. Hệ thống phân loại và phân bố ..........................................................................3 1.1.2. Đặc điểm sinh học .............................................................................................3 1.1.3. Giá trị sử dụng ...................................................................................................3 1.2. Tổng quan về mã vạch ADN (DNA barcode) ......................................................5 1.2.1. Trên Thế Giới ....................................................................................................6 1.2.2. Ở Việt Nam .......................................................................................................6 1.3. Nghiên cứu đặc điểm lâm học loài cây ................................................................8 1.3.1.Trên thế giới .......................................................................................................8 1.3.2. Ở trong nƣớc ...................................................................................................12 1.4. Cơ sở khoa học của nhân giống bằng hom ........................................................14 1.4.1. Cơ sở của phƣơng pháp giâm hom..................................................................15 1.4.2. Nhu cầu sinh lý của cành đã cắt rời ................................................................16 1.5. ngh a của nhân giống bằng hom.....................................................................16 1.6. Những nghiên cứu về chi Camellia ...................................................................17 1.6.1. Những nghiên cứu về chi Camellia trên Thế Giới ..........................................17 1.6.2. Những nghiên cứu về chi Camellia ở Việt Nam .............................................19 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........24 2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................24
iv 2.2. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................24 2.3. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................24 2.4. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................24 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................24 2.5.1. Nghiên cứu mã vạchADN (DNA barcode) cho cây Trà hoa vàng Ba Chẽ.....24 2.5.2. Nghiên cứu một số đặc điểm Lâm học Trà hoa vàng .....................................26 2.5.3. Thí nghiệm giâm hom Trà hoa vàng ...............................................................29 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................................32 3.1. Kết quả xác định mã vạch AND (DNA barcode) ..............................................32 3.1.1. Tách chiết ADN và khuyếch đại PCR (Polymerase Chain Reaction) ............32 3.1.2. Phân tích trình tự nucleotide từ ba vùng ADN ...............................................33 3.2. Một số đặc điểm Lâm học Trà hoa Vàng ...........................................................36 3.2.1. Đặc điểm hình thái loài cây Trà hoa vàng Ba chẽ ...........................................36 3.2.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố loài cây Trà hoa vàng tại Ba chẽ ...................39 3.2.3. Đặc điểm cấu trúc hoàn cảnh rừng nơi có loài cây Trà hoa vàng phân bố tự nhiên ..........................................................................................................................40 3.3. Nhân giống Trà hoa vàng Ba chẽ bằng phƣơng pháp giâm hom .......................46 3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ các chất điều hòa sinh trƣởng đến khả năng sống và khả năng ra rễ của hom .............................................................................................46 3.3.4. Ảnh hƣởng của giá thể ruột bầu đến hiệu quả giâm hom ...............................53 3.3.5. Ảnh hƣởng của ánh sáng đến khả năng sống của hom. ..................................54 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................56 TÀI LIỆU THAM KHẢO
v DANH MỤC VÀ CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT TT Viết tắt Nghĩa đầy đủ 1 ABT Indol acetic acid 2 ADN Axit đêoxiribonucleic 3 CT Công thức 4 CTTN Công thức thí nghiệm 5 D1,3 Đƣờng kính 1,3m 6 Dg Đƣờng kính gốc 7 ĐHST Điều hòa sinh trƣởng 8 Dt Đƣờng kính tán 9 F1 Đời lai thứ nhất 10 F2 Đời lai thứ 2 11 H Chiều cao 12 HDC Chiều cao dƣới tán 13 Hvn Chiều cao vút ngọn 14 IBA Indol butiric acid 15 IV % Importance Value (Giá trị quan trọng) 16 N Số cây 17 NAA Napthalen acetic acid 18 ODB Ô dạng bản 19 OTC Ô tiêu chuẩn 20 pH Chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch 21 QXTV Quần xã thực vật 22 TB Trung bình
vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 3.1 Đánh giá ba vùng ADN đề xuất 33 3.2 Kích thƣớc cây Trà hoa vàng tại Ba chẽ, Quảng ninh 36 3.3 Kết quả đo kích thƣớc lá cây Trà hoa vàng 37 3.4 Đặc điểm vật hậu của loài 37 3.5 Cấu trúc tổ thành ở các OTC tính theo số cây 41 3.6 Mật độ tầng cây cao của lâm phần với cây Trà hoa vàng 43 3.7 Thành phần loài cây gỗ đi kèm với Trà hoa vàng ở các OTC 44 Thành phần loài cây bụi, thảm tƣơi nơi Trà hoa vàng phân bố ở 3.8 45 các trạng thái rừng 3.9 Đặc điểm về độ tàn che của tầng cây cao ở các trạng thái rừng 45 3.10 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật đến tỷ lệ sống 47 3.11 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật đến khả năng ra rễ 50 3.12 Ảnh hƣởng của loại hom đến hiệu quả giâm hom 52 3.13 Ảnh hƣởng của giá thể ruột bầu đến hiệu quả giâm hom 53 3.14 Ảnh hƣởng của ánh sáng đến khả năng sống của hom 54
vii DANH MỤC CÁC BIỂU STT Tên biểu Trang 3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật ABT đến tỷ lệ sống 47 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật IBA đến tỷ lệ sống 48 3.3 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật NAA đến tỷ lệ sống 48 3.4 Ảnh hƣởng của nồng độ các chất ĐHST thực vật đến khả năng ra rễ 50 3.5 Ảnh hƣởng của loại hom đến hiệu quả giâm hom 52 3.6 Ảnh hƣởng của giá thể ruột bầu đến hiệu quả giâm hom 53 3.7 Ảnh hƣởng của ánh sáng đến khả năng sống của hom 54
viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Trà hoa vàng Ba chẽ 3 3.1 ADN tổng số từ 06 mẫu nghiên cứu 32 3.2 Sản phẩm PCR với vùng rbcL từ 06 mẫu nghiên cứu 33 So sánh trình tự nucleotide vùng matK giữa Trà hoa vàng Sơn 3.3 34 Động và Trà hoa vàng Ba Chẽ So sánh trình tự nucleotide vùng rbcL giữa Trà hoa vàng Sơn 3.4 35 Động và Trà hoa vàng Ba Chẽ So sánh trình tự nucleotide vùng ITS2 giữa Trà hoa vàng Sơn 3.5 35 Động và Trà hoa vàng Ba Chẽ 3.6 Cây Trà hoa vàng Ba chẽ 38 3.7 Cành mang nụ Trà hoa vàng 38 3.8 Quả Trà hoa vàng 38 3.9 Mặt trƣớc, mặt sau lá 38 3.10 Một số hình ảnh giâm hom Trà hoa vàng Ba chẽ 51 3.11 Loại hom 53 3.12 Một số hình ảnh chăm sóc hom Trà hoa vàng tại vƣờng ƣơm 55
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cây Trà hoa vàng thuộc chi trà (Camellia) là một chi thực vật có hoa trong họ Chè (Theaceae), trên thế giới và Việt Nam có rất nhiều loài thuộc chi Camellia có hoa đẹp với đủ các màu sắc khác nhau nhƣ trắng, đỏ, hồng và nhiều màu sắc lạ mắt, độc đáo đƣợc lai tạo đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà chơi cảnh trong đó có ngƣời chơi cảnh Việt Nam. Trong số đó, các loài Trà hoa vàng là loài hiện mới chỉ phát hiện tại Việt Nam và Trung Quốc. Cũng nhƣ nhiều loài khác trong chi Camellia, giá trị đầu tiên dễ nhận thấy nhất của Trà hoa vàng là làm cảnh. Màu vàng của Trà hoa vàng rất đặc trƣng, Khó có thể tạo ra đƣợc bằng phƣơng pháp lai hữu tính (Trần Ninh – Hakoda Naotoshi, 2010). Trà hoa vàng còn có giá trị kinh tế và y dƣợc cao nhƣ: Sử dụng để lấy gỗ, có thể làm cây trồng tầng dƣới ở các đai rừng phòng hộ, lá và hoa làm đồ uống cao cấp, có tác dụng phòng và chống các bệnh huyết áp, tim mạch, tiểu đƣờng, u bƣớu (Zhu Ji Yu et al…, 2006). Các nhà thực vật thế giới xem các loài Trà hoa vàng là nguồn gen quý hiếm cần đƣợc bảo vệ nghiêm ngặt (Trần Ninh và cs, 2010)[25]. Trong hơn 10 năm qua, các nhà khoa học đã phát hiện tại Việt Nam có tới 24 loài Trà hoa vàng. Tuy vậy, hiện nay Trà hoa vàng đang bị đe dọa nghiêm trọng do mất môi trƣờng sống bị thu hẹp cũng nhƣ việc thu lƣợm cây giống thái quá dẫn đến suy giảm rất nhanh về số lƣợng cá thể ngoài tự nhiên. Theo quy hoạch của tỉnh Quảng Ninh, Ba Chẽ là một trong ba vùng dƣợc liệu của tỉnh. Để chủ động cho hƣớng phát triển, huyện Ba Chẽ đã xây dựng quy hoạch vùng trồng dƣợc liệu hơn ba nghìn ha, trong đó trà hoa vàng đƣợc trồng với tổng diện tích hơn 500 ha trên địa bàn các xã, thị trấn. Đến nay, toàn huyện đã trồng đƣợc hơn 100ha trà hoa vàng từ nguồn vốn các doanh nghiệp và các hộ dân trên địa bàn. Công ty cổ phần Phú Khang HT hiện đã lập dự án trồng 250 ha trà hoa vàng tập trung ở xã Thanh Sơn, kết hợp chế biến dƣợc liệu tại chỗ và phát triển du lịch sinh thái[57]. Vì thế việc nghiên cứu các phƣơng pháp nhân giống, chăm sóc để bảo tồn và phát triển các loài Trà hoa vàng là một việc làm cần thiết. Tuy nhiên cho tới nay
2 những nghiên cứu về các loài Trà hoa vàng còn rất hạn chế. Trong số các loài Trà hoa vàng quý hiếm tại tỉnh Quảng Ninh thì loài Trà hoa vàng Camellia chrysantha là một trong những loài trà quý cần đƣợc quan tâm, bảo tồn và phát triển. Từ những lý do trên, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu đặc điểm Lâm học và nhân giống Trà hoa vàng (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) bằng phương pháp giâm hom. Nhằm phục vụ công tác bảo tồn và phát triển cây dƣợc liệu quý này.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu về Trà hoa vàng (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) 1.1.1. Hệ thống phân loại và phân bố Phân loại Bộ (ordo) Theales Họ (familia) Theaceae Chi (genus) Camellia Loài (species) C. chrysantha Tên khoa học Camellia chrysantha (Hu) Tuyama Hình 1.1: Trà hoa vàng Ba chẽ Trà hoa vàng hay con gọi là Kim hoa trà (Camellia chrysantha (Hu) Tuyama) là một loài thực vật hạt kín trong họ Theaceae. Nó đƣợc tìm thấy ở Trung Quốc (tây nam tỉnh Quảng Tây) và Việt Nam (tỉnh Quảng Ninh), V nh Phúc (Tam Đảo). 1.1.2. Đặc điểm sinh học Cây gỗ nhỏ hay cây bụi; nhánh mảnh, không lông. Lá có phiến thuôn, dài 9 – 12 cm, rộng 4 – 5 cm, không lông, mép có khía răng cƣa nhỏ, gân bên khoảng 10 đôi; cuống lá dài 6–7 mm. Hoa mọc đơn độc trên cuống dài 7 – 10 mm; lá bắc 4. Lá đài 5; cánh hoa 8 - 10, màu vàng đậm, cao 3 cm; nhị nhiều; bầu nhụy không lông, vòi nhụy 3 - 4, dính nhau một phần. Quả nang to có đƣờng kính 3 cm, vỏ quả dày 3 mm. Sinh sống trong các khu rừng ẩm có độ cao dƣới 500 mét so với mặt nƣớc biển. 1.1.3. Giá trị sử dụng Trà hoa vàng là loài cây quý hiếm, có nhiều giá trị để sử dụng nhƣ lấy gỗ, có thể làm cây trồng tầng dƣới ở các đai rừng phòng hộ, trồng làm cây cảnh, làm đồ
4 uống cao cấp và chế biến dƣợc liệu, có tác dụng phòng và chống các bệnh huyết áp, tim mạch, tiểu đƣờng, u bƣớu[14]. Theo "Camellia International Journal" – tạp chí chuyên nghiên cứu về Trà hoa vàng của thế giới, các hợp chất của Trà hoa vàng có khả năng kiềm chế sự sinh trƣởng của các khối u đến 33,8% trong khi chỉ cần đạt đến ngƣỡng 30% đã có thể xem là thành công trong điều trị ung thƣ; giúp giảm đến 35% hàm lƣợng cholesterol trong máu, trong khi dùng các loại thuốc khác thì mức độ giảm chỉ là 33,2%… [49] Một số công trình nghiên cứu cho thấy Trà hoa vàng giảm triệu chứng xơ vữa động mạch do máu nhiễm mỡ, điều hòa huyết áp, hạ đƣờng huyết, chữa kiết lỵ, đại tiện ra máu… Lá Trà hoa vàng có thể uống, điều chỉnh các chất béo trong cơ thể, lƣợng đƣờng trong máu, giải độc gan và thận, theo y học Trung Quốc công bố, Trà hoa vàng có 9 tác dụng chính: - Trong lá trà có những hoạt chất làm giảm tổng hàm lƣợng lipit trong huyết thanh máu, giảm lƣợng cholesterol mật độ thấp (cholesterol xấu) và tăng lƣợng cholesterol mật độ cao (cholesterol tốt); - Nƣớc sắc lá trà có tác dụng hạ huyết áp rõ ràng và tác dụng đƣợc duy trì trong thời gian tƣơng đối dài; - Nƣớc sắc lá trà có tác dụng ức chế sự tụ tập của tiểu cầu, chống sự hình thành huyết khối gây tắc nghẽn mạch máu; - Phòng ngừa ung thƣ và ức chế sự phát triển của các khối u khác; - Hƣng phấn thần kinh; - Lợi tiểu mạnh; - Giải độc gan và thận, ngăn ngừa xơ vữa động mạnh máu; - Ức chế và tiêu diệt vi khuẩn. Ngoài ra, lá chè còn có tác dụng chống viêm, chống dị ứng và duy trì trạng thái bình thƣờng của tuyến giáp. PGS, TS Trần Văn Ơn, Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội nghiên cứu về loại thảo dƣợc này. Đến nay, đã có kết luận: hoa và lá cây trà hoa vàng bao hàm hơn 400
5 thành phần hóa học, không có độc và tác dụng phụ, trong đó phải kể tới Saponin, các hợp chất phenolic, amio acid, axit folic, protein, vitamin B1, B2, C, E, axit béo,… cùng rất nhiều các thành phần dinh dƣỡng tự nhiên; trà hoa vàng có vài chục loại axitamin, rất nhiều các nguyên tố vi lƣợng Ge, Se, Mo, Zn, V,… có tác dụng bảo vệ sức khỏe, nâng cao sức đề kháng, ngăn ngừa bệnh tật”[57]. 1.2. Tổng quan về mã vạch ADN (DNA barcode) Phƣơng pháp phân loại hình thái có lịch sử phát triển lâu đời và đã xây dựng đƣợc một hệ thống phân loại sinh vật nói chung và thực vật nói riêng tƣơng đối đầy đủ và toàn diện. Phƣơng pháp phân loại này chủ yếu dựa vào sự khác biệt về hình thái của các cơ quan trong cơ thể thực vật, đặc biệt là cơ quan sinh sản (hoa). Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng gặp rất nhiều khó khăn khi cần xác định những mẫu vật đang trong giai đoạn phát triển (chƣa ra hoa), những mẫu có đặc điểm giống nhau do cùng thích nghi với điều kiện môi trƣờng, hoặc khó nhận biết do có nhiều điểm tƣơng đồng ở bậc phân loại thấp nhƣ loài và dƣới loài. Từ giữa những năm 1990, với sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử, một phƣơng pháp nghiên cứu mới trong l nh vực phân loại học đã hình thành và đƣợc gọi là phƣơng pháp phân loại học phân tử. Phƣơng pháp này dựa trên các dữ liệu thông tin về hệ gen (ADN) trong và ngoài nhân hoặc các sản phẩm của chúng (protein). Tùy mục đích hoặc đối tƣợng nghiên cứu, ngƣời ta có thể lựa chọn các gen (đoạn ADN) khác nhau hoặc các sản phẩm khác nhau của hệ gen. Năm 2003, Paul Hebert [48], nhà nghiên cứu tại Đại học Guelph ở Ontario, Canada, đề xuất "mã vạch DNA" (DNA Barcode) nhƣ là một cách để xác định loài. Mã vạch đƣợc sử dụng là một đoạn ADN ngắn từ một phần của hệ gen và đƣợc dùng giống nhƣ cách một máy quét ở siêu thị phân biệt đƣợc các sản phẩm bằng cách nhận diện đƣợc các sọc màu đen đặc chƣng của từng sản phẩm. Trong công nghệ mã vạch, có thể hai mặt hàng trông rất giống nhau và không phân biệt đƣợc bằng mắt thƣờng, song qua mã vạch, máy quét có thể phân biệt đƣợc. Một mã vạch ADN điển hình phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu sau :
6 - Có tính phổ biến cao để có thể thực hiện trên nhiều loài thực vật; - Trình tự có tính đặc hiệu cao và có hiệu suất nhân bản cao; - Có khả năng phân biệt đồng thời đƣợc nhiều loài. 1.2.1. Trên Thế Giới Việc sử dụng DNA trong nghiên cứu định loại không phải ý tƣởng quá mới, bởi loài ngƣời đã biết đến DNA từ năm 1953. Đột phá của mã vạch DNA nằm ở tính chuẩn hóa và đồng bộ của nó. Ngh a là với một sinh vật bất kỳ, chỉ cần giải mã đoạn gene Co1(hoặc một số lƣợng gene rất ít và xác định trƣớc), so sánh với các thƣ viện DNA hiện có là có thể xác định danh tính loài và xác định loài mới. Tháng 2/2005, tại hội nghị về xây dựng mã vạch sự sống ở Bảo tàng Lịch sử tự nhiên London, Anh, các nhà khoa học đã thống nhất thực hiện dự án "Sáng kiến xây dựng mã vạch sự sống" với tham vọng nhanh chóng lƣu trữ thông tin của khoảng 10 triệu loài sinh vật trên Trái đất bằng mã vạch DNA. Trong giai đoạn 2003-2010, có tới 411 bài báo khoa học chứa "mã vạch DNA" trong tiêu đề và công cụ này đƣợc sử dụng trong rất nhiều l nh vực. Đến 2011 mới có 145.298 loài đƣợc mô tả mã vạch hợp lệ.[60] 1.2.2. Ở Việt Nam Xây dựng cơ sở dữ liệu mã vạch ADN là hƣớng nghiên cứu mới. Nhận thấy vai trò, ý ngh a và sự cần thiết của việc xây dựng ngân hàng mã vạch ADN, ở Việt Nam các nhà khoa học cũng nhƣ các nhà quản lý cũng đã bắt đầu tiếp cận và quan tâm đến hƣớng nghiên cứu này, nhằm hƣớng tới xây dựng một ngân hàng dữ liệu mã vạch ADN quốc gia cho các loài sinh vật (Động vật, thực vật, vi sinh vật, virut,...) phục vụ phân loại, giám định, chẩn đoán bệnh, bảo tồn và quản lý thƣơng mại nguồn tài nguyên sinh vật ở Việt Nam. Theo Hà Văn Huân tổng hợp trên Ngân hàng dữ liệu AND Việt Nam: Kết hợp phƣơng pháp sinh học phân tử và hình thái trong nghiên cứu phân loại các họ Thiên lý (Asclepiadaceae) và Trúc đào (Apocynaceae) ở Việt Nam
7 (2009-2010, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật); Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền của cây dó bầu tại Việt Nam bằng kỹ thuật chỉ thị ADN nhằm bảo tồn, hỗ trợ và nâng cao hiệu quả sản xuất trầm hƣơng (2010-2011, Viện Công nghệ sinh học); Định loại phân tử để giám sát thƣơng mại và thƣơng mại hóa các lâm sản ngoài gỗ ở Campuchia, Lào và Việt Nam (2010-2012, Viện Công nghệ sinh học, Viện nghiên cứu hệ gen); Nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN (DNA barcode) phục vụ cho việc định danh sâm Ngọc Linh và cây Bá bệnh (2012-2013, Viện Công nghệ sinh học) (Nguyễn Thị Thu Hiền, 2012; Đinh Thi Phòng, 2011, 2014). Bƣớc đầu, một số kết quả công bố đã chỉ ra có thể sử dụng gen 18S rRNA để phân loại các loài thuộc chi Bình vôi (Stephania) (Huỳnh Thị Thu Huệ et al., 2003), để xác định mức độ quan hệ họ hàng giữa Sa mộc (Cunninghamia lanceolata Lamb.) nhập từ Trung Quốc và Sa mộc dầu (Cunninghamia konishii Hayata) mọc tự nhiên (Nguyễn Thị Phƣơng Trang et al., 2009), để phân loại 9 loài thuộc họ Hoàng đàn (Cupressaceae) ở Việt Nam (Nguyễn Minh Tâm, et al., 2012). Nguyễn Đức Thành và nhóm nghiên cứu (2007) đã sử dụng một số gen ở lục lạp để nghiên cứu đa dạng di truyền và xuất xứ một số loài cây lâm nghiệp. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra, các chỉ thị gen lục lạp là công cụ hữu hiệu trong nghiên cứu đa dạng di truyền và xuất xứ các loài cây lâm nghiệp. Đề tài giám định phân tử và di truyền quần thể của các rừng gỗ Pơ Mu (Fokienia hodginsii) tại Việt Nam (2010-2011, Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội); Đánh giá đa dạng di truyền của chi Lan huệ ở Việt Nam bằng chỉ thị phân tử (2010-2011, Trƣờng Đại học Nông nghiệp I); Nghiên cứu hệ thống phân loại và bảo tồn các loài cây thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae) tại Việt Nam (2010-2012, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp). Trần Hoàng Dũng và cộng sự đã tiến hành xác định một số đoạn ADN đặc trƣng để làm mã vạch cho một số nhóm thực vật quý hiếm, đặc hữu, có giá trị kinh tế và dƣợc tính nhƣ: Lan Hài (Paphiopedilum), Hoàng Thảo (Dendrobium), Sâm Ngọc Linh (Panax vietnamensis), Củ Hoài Sơn (Discorea persimilis), Ngải sậy hoang An Giang họ Gừng Zingiberaceae, hoặc nấm dƣợc liệu nhƣ Linh Chi (Ganoderma), nấm gây
8 bệnh (Phytothphora); động vật quý hiếm đặc hữu Việt Nam (Nguyễn Hoàng Dũng, 2014). Nguyễn Thị Thanh Nga và cộng sự (2012) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền một số loài cây dƣợc liệu Việt Nam thuộc chi Đảng Sâm (Codonopsissp) bằng kỹ thuật ADN mã vạch. Nghiên cứu đã ứng dụng mã vạch ADN trong phân tích đa dạng di truyền các loài Codonopsis ở Việt Nam. Hoàng Đăng Hiếu và cộng sự (2012), đã sử dụng các kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đa dạng cà định dạng của tập đoàn cây Dó Bầu (Aquilaria SP.) tại Hà T nh. Hà Văn Huân (2013, 2014) đã triển khai nghiên cứu „„Xây dựng cơ sở dữ liệu chỉ thị phân tử ADN mã vạch cho loài Sến mật (Madhuca pasquierii) phục vụ giám định loài„„ và phân lập đoạn DNA barcoding cho loài Trà hoa vàng Tam đảo (Camellia tamdaoensis Hakoda et Ninh) phục vụ bảo tồn và phát triển loài Trà đặc hữu, quý hiếm của Việt Nam. Các nghiên cứu trên đã tạo tiền đề quan trọng cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử vào việc phân loại, giám định, đánh giá đa dạng di truyền, bảo tồn và quản lý thƣơng mại nguồn tài nguyên sinh vật ở nƣớc ta.[56] 1.3. Nghiên cứu đặc điểm lâm học loài cây 1.3.1.Trên thế giới a) Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây Nghiên cứu sinh học loài cây trong đó có các đặc điểm hình thái và vật hậu đã đƣợc thực hiện từ lâu trên thế giới. Làm tiền đề cho các môn khoa học khác có liên quan. Có rất nhiêu công trình liên quan đến hình thái và phân loại các loài cây. Những nghiên cứu này đầu tiên tập trung vào mô tả và phân loại các loài, nhóm loài,... Có thể kể đến một vài công trình rất quen thuộc liên quan đến các nƣớc lân cận nhƣ: Thực vật chí Hong Kong (1861), Thực vật chí Australia (1866), Thực vật chí rừng Tây Bắc và trung tâm Ấn độ (1874), Thực vật chí Ấn độ 7 tập (1872 - 1897), Thực vật chí Miến Điện (1877), Thực vật chí Malaysia (1892 - 1925), Thực vật chí Hải Nam (1972 - 1977), Thực vật chí Vân Nam (1977), Thực vật chí Quảng Đông, Trung Quốc (9 tập). Sự ra đời của các bộ thực vật chí đã góp phần làm tiền đề cho công tác nghiên cứu về hình thái, phân loại cũng nhƣ đánh giá tính đa dạng
9 của các khu vực, các vùng khác nhau. Ở Nga, từ 1928 đến 1932 đƣợc xem là thời kỳ mở đầu cho thời kỳ nghiên cứu hệ thực vật cụ thể. Tolmachop A.I.[49] cho rằng “Chỉ cần điều tra trên một diện tích đủ lớn để có thể bao chùm đƣợc sự phong phú của nơi sống nhƣng không có sự phân hoá mặt địa lý”. Ông gọi đó là hệ thực vật cụ thể. Tolmachop đã đƣa ra một nhận định là số loài của một hệ thực vật cụ thể ở vùng nhiệt đới ẩm thƣờng là 1500 - 2000 loài. Về vật hậu học, hoạt động sinh học có tính chất chu kỳ của các cơ quan sinh dƣỡng và cơ quan sinh sản. Chu kỳ vật hậu của cùng 1 loài phân bố ở các vùng sinh thái khác nhau sẽ có sự sai khác rõ rệt. Điều này có ý ngh a cần thiết trong nghiên cứu sinh thái cá thể loài và công các chọn tạo giống. Các công trình nhƣ nêu trên cũng đã ít nhiều nêu ra các đặc điểm về chu kỳ hoa, quả và các đặc trƣng vật hậu của từng loài, nhóm loài. b) Nghiên cứu đặc điểm sinh thái học Nghiên cứu đặc điểm sinh thái của loài làm cơ sở đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả trong kinh doanh rừng rất đƣợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Theo đó, các lý thuyết về hệ sinh thái, cấu trúc, tái sinh rừng đƣợc vận dụng triệt để trong nghiên cứu đặc điểm của một loài cụ thể nào đó. Odum E.P (1971)[27] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái, trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P (1935). Ông đã phân chia ra sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể. Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài, trong đó chu kỳ sống, tập tính cũng nhƣ khả năng thích nghi với môi trƣờng đƣợc đặc biệt chú ý. Lacher. W (1978) đã chỉ rõ những vấn đề cần nghiên cứu trong sinh thái thực vật nhƣ: Sự thích nghi với các điều kiện dinh dƣỡng khoáng, ánh sáng, độ nhiệt, độ ẩm, nhịp điệu khí hậu (Nguyễn Thị Hƣơng Giang, 2009).[16] Tái sinh là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng, đó là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh
10 rừng. Hiệu quả của tái sinh rừng đƣợc xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lƣợng cây con, đặc điểm phân bố. Baur G.N (1962) [2] cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng đã làm ảnh hƣởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm thì ảnh hƣởng đó thƣờng không rõ ràng. Đối với rừng nhiệt đới, số lƣợng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thƣờng khá lớn. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Cấu trúc rừng là hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trƣờng sống. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết đƣợc những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. Hiện tƣợng thành tầng là một trong những đặc trƣng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phƣơng pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933- 1934) đề sƣớng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đến nay phƣơng pháp đó vẫn đƣợc sử dụng nhƣng nhƣợc điểm là chỉ minh hoạ đƣợc cách sắp xếp theo hƣớng thẳng đứng trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đƣa lại một hình tƣợng về không gian 3 chiều. Richards P.W (1952) [28] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mƣa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả, đặc điểm nổi bật của rừng mƣa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và thƣờng có nhiều tầng. Ông nhận định: "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây". Nhƣ vậy, nghiên cứu về tầng thứ theo chiều cao còn mang tính cơ giới, nên chƣa phản ánh đƣợc sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng đã và đang đƣợc chuyển từ mô tả định tính sang định lƣợng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học. Rollet B.L (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đƣờng kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đƣờng kính
11 ngang ngực, đƣờng kính tán bằng các dạng phân bố xác suất. Từ việc vận dụng các lý luận về sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng trên, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã vận dụng vào nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái cho từng loài cây. Một vài công trình nghiên cứu có thể kể tới nhƣ: Trung tâm Nông lâm kết hợp thế giới (World Agroforestry Centre, 2006), Anon (1996), Keble và Sidiyasa (1994) đã nghiên cứu đặc điểm hình thái của loài Vối thuốc (Schima wallichii) và đã mô tả tƣơng đối chi tiết về đặc điểm hình thái thân, lá, hoa, quả, hạt của loài cây này, góp phần cung cấp cơ sở cho việc gây trồng và nhân rộng loài Vối thuốc trong các dự án trồng rừng (Hoàng Văn Chúc, 2009)[8]. Tian - XiaoRui trong công trình nghiên cứu về khả năng chịu lửa của một số loài cây trồng rừng đã rút ra kết luận, Vối thuốc (S. wallichii), Castanopsis hystrix và Myrica rubra có sức chống lửa tốt nhất trong tổng số 12 loài cây nghiên cứu. Vối thuốc là loài cây tiên phong ƣa sáng, biên độ sinh thái rộng, phân bố rải rác ở các khu vực phía Đông Nam Châu Á. Vối thuốc xuất hiện ở nhiều vùng rừng thấp (phía Nam Thái Lan) và cả ở các vùng cao hơn (Nepal) cũng nhƣ tại các vùng có khí hậu lạnh. Là cây bản địa của Brunei, Trung Quốc, ấn Độ, Lào, Myanmar, Nepal, Papua New Guinea, Phillipines, Thailand và Việt Nam (World Agroforestry Centre, 2006). Vối thuốc thƣờng mọc thành quần thụ từ nơi đất thấp đến núi cao, phân bố ở rừng thứ sinh, nơi đồng cỏ, cây bụi và ngay cả nơi ngập nƣớc có độ mặn nhẹ. Vối thuốc có thể mọc trên nhiều loại đất với thành phần cơ giới và độ phì khác nhau, từ đất cằn cỗi, khô cằn đến đất phì nhiêu, tƣơi tốt, có thể thấy Vối thuốc xuất hiện nơi đầm lầy. Vối thuốc là loài cây tiên phong sau nƣơng rẫy (Laos tree seed project, 2006) (Hoàng Văn Chúc, 2009)[8]. Theo Khamleck (2004) Họ Dẻ có phân bố khá rộng, với khoảng 900 loài chúng đƣợc tìm thấy ở vùng ôn đới Bắc bán cầu, cận nhiệt đới và nhiệt đới, song chƣa có tài liệu nào công bố chúng có ở vùng nhiệt đới Châu Phi. Hầu hết các loài phân bố tập trung ở Châu Á, đặc biệt ở Việt Nam có tới 216 loài và ít nhất là Châu Phi và vùng Địa Trung Hải chỉ có 2 loài (Trần Hợp, 2002) [18]. Nhƣ vậy, với các công trình nghiên cứu về lý thuyết sinh thái, tái sinh, cấu
12 trúc rừng tự nhiên cũng nhƣ nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái đối với một số loài cây nhƣ trên đã phần nào làm sáng tỏ những đặc điểm cấu trúc, tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung. 1.3.2. Ở trong nước a) Những nghiên cứu về đặc điểm sinh học cây rừng Ngoài những tác phẩm cổ điển về thực vật nhƣ “Flora Cochinchinensis“ của Loureiro (1790) và “Flore Forestière de la Cochinchine” của Pierre (1879- 1907), thì từ đầu những năm đầu thế kỷ 20 đã xuất hiện một công trình nổi tiếng, là nền tảng cho việc nghiên cứu về hình thái phân loại thực vật, đó là Bộ thực vật chí Đông Dƣơng do H. Lecomte chủ biên (1907-1952). Trong công trình này, các tác giả ngƣời pháp đã thu mẫu, định tên và lập khóa mô tả các loài thực vật bậc cao có mạch trên toàn bộ lãnh thổ Đông Dƣơng, trong đó hệ thực vật Việt Nam có 7004 loài, 1850 chi và 289 họ. Đối với mỗi miền có những tác phẩm lớn khác nhau nhƣ ở miền Nam Việt Nam có công trình thảm thực vật Nam Trung Bộ của Schmid (1974), trong đó tác giả đã chỉ rõ những tiêu chuẩn để phân biệt các quần xã khác nhau là sự phân hóa khí hậu, chế độ thoát nƣớc khác nhau. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật đã xuất bản bộ sách “Cây cỏ thƣờng thấy ở Việt Nam” gồm 6 tập do Lê Khả Kế chủ biên và ở miền nam Phạm Hoàng Hộ (1970-1972) cũng cho ra đời công trình đồ sộ 2 tập về “Cây cỏ miền Nam Việt Nam”, trong đó giới thiệu 5326 loài, trong đó có 60 loài thực vật bậc thấp và 20 loài rêu, còn lại là 5246 loài thực vật có mạch, và sau này là “Cây cỏ Việt Nam”.[17] Ngoài ra, còn rất nhiều các bộ sách chuyên khảo khác, tuy không tách riêng cho vùng Tây Nam Bộ nhƣng cũng đã góp phần vào việc nghiên cứu đa dạng sinh học thực vật chung, nhƣ các bộ về Cây gỗ rừng Việt Nam (Viện điều tra qui hoạch, 1971-1988), Cây thuốc Việt Nam (Viện dƣợc liệu, 1990), Cây tài nguyên (Trần Đình lý và cs, 1993), Cây gỗ kinh tế ở Việt Nam (Trần Hợp & Nguyễn Bội Quỳnh, 1993), 100 loài cây bản địa (Trần Hợp & Hoàng Quảng Hà, 1997), Cây cỏ có ích ở Việt Nam (Võ Văn chi và Trần Hợp, 1999), Tài nguyên cây gỗ Việt Nam (Trần Hợp, 2002), v.v... Gần đây Viện sinh thái và tài nguyên sinh vật cũng đã xây dựng và biên soạn đƣợc 11 tập chuyên khảo đến họ riêng biệt. Đây là những tài