Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm hình thái và phân tử một số taxon thuộc chi Sâm (Panax L.) ở vùng Tây Nghệ An

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Mô tả đặc điểm hình thái và sinh học phân tử các loài thuộc chi Sâm (Panax L.) thu thập ở khu vực Phu Xai Lai Leng, Kỳ Sơn, Nghệ An; nghiên cứu một số đặc điểm hình thái và sinh học phân tử của một số loài thuộc chi Sâm (Panax L.) đƣợc trồng tại Công ty TNHH TH true MILK Na Ngoi và Mƣờng Lống, Kỳ Sơn, Nghệ An.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm hình thái và phân tử một số taxon thuộc chi Sâm (Panax L.) ở vùng Tây Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Học viên: Nguyễn Thị Hiên NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ PHÂN TỬ MỘT SỐ TAXON THUỘC CHI SÂM (PANAX L.) Ở VÙNG TÂY NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Hà Nội, 2020
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Học viên: Nguyễn Thị Hiên NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ PHÂN TỬ MỘT SỐ TAXON THUỘC CHI SÂM (PANAX L.) Ở VÙNG TÂY NGHỆ AN Chuyên ngành: Thực vật Mã số: 8 42 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Hƣớng dẫn 1: PGS.TS Phan Kế Long Hƣớng dẫn 2: TS. Nguyễn Thị Thanh Hƣơng Hà Nội 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả trong luận văn này là trung thực và chƣa đƣợc tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào. Tất cả các nguồn thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc liệt kê trong tài liệu tham khảo. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm./. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Hiên
LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, các thầy cô giáo Khoa Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hƣớng dẫn số 1 - PGS.TS. Phan Kế Long – ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn khoa học, cùng cô giáo hƣớng dẫn số 2 – TS. Nguyễn Thị Thanh Hƣơng đã luôn dành nhiều thời gian, công sức, tâm huyết và lòng nhiệt tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn Quỹ học bổng Nagao tại Việt Nam, Nhiệm vụ Điều tra cơ bản mã số UQĐTCB.01/18-19 và Đề tài TN 17-/C04, thuộc Chƣơng trình Tây Nguyên 2016-2020 đã hỗ trợ về kinh phí giúp tôi hoàn thiện đề tài khoa học của mình. Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu trƣờng THPT Ngô Sĩ Liên – thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang, các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Hóa – Sinh cùng toàn thể các thầy cô giáo công tác trong trƣờng đã tạo điều kiện hết mức về thời gian cũng nhƣ công việc ở trƣờng giúp tôi thoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu của mình. Cuối cùng tôi xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè luôn là điểm tựa vững chắc về vật chất, tinh thần, luôn cổ vũ động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Hiên
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CR : Cực kì nguy cấp DNA : Deoxyribonucleic acid EW : Tuyệt chủng ngoài tự nhiên ITS : Internal transcribed spacer IUCN : International Union for Conservation of Nature and Natural Resources matK : Maturase K ML : Maximum Likelihood MP : Maximum Parsimony NCBI : National Center for Biotechnology Information NJ : Neighbor – Joining PCR : Polymerase Chain Reaction RAMS : Random amplified microsatellite RAPD : Randomly Amplified Polymosphic DNA rbcL : Ribulose bisphosphate carboxylase large chain RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism SCN : Sau công nguyên SSR : Simple Sequence Repeats TCN : Trƣớc công nguyên UPGMA : Unweighted pair group method with arithmetic mean
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Trình tự cặp mồi nhân bản vùng ITS-rDNA bằng kỹ thuật PCR với cặp mồi theo Phan Kế Long và cs. (2014) ...................................... 16 Bảng 2.2. Các thành phần phản ứng PCR ....................................................... 20 Bảng 2.3. Danh sách trình tự sử dụng trong nghiên cứu thu thập trên Genbank ......................................................................................................... 23 Bảng 3.1. So sánh đặc điểm hình thái giữa Tam thất hoang (P. stipuleanatus) và Sâm vũ diệp (P. bipinnatifidus) (Nguyễn Tập, 2007)................ 38 Bảng 3.2. Thành phần nucleotide (%) của các mẫu nghiên cứu ..................... 46 Bảng 3.3. Khoảng cách di truyền (%) giữa các mẫu nghiên cứu (bên trên) và số lƣợng nucleotide sai khác (bên dƣới) giữa các mẫu nghiên cứu 50
DANH MỤC CÁC ẢNH, HÌNH VẼ Hình 2.1. Sơ đồ các bƣớc thí nghiệm .............................................................. 17 Hình 2.2. Máy đo NanoDrop one .................................................................... 19 Hình 2.3. Chu trình phản ứng PCR ................................................................. 20 Hình 2.4. Sơ đồ phản ứng QIAquick ............................................................. 21 Hình 3.1. Panax notoginseng - Tam thất (lá mẫu TH1). ................................ 26 Hình 3.2. Panax notoginseng - Tam thất (củ mẫu TH1). .............................. 27 Hình 3.3. Mẫu Panax thu ở khu vực Phu Xai Lai Leng. ............................... 29 Hình 3.4. Panax stipuleanatus - Tam thất hoang (mẫu TB1: lá chét nguyên). 31 Hình 3.5. Panax stipuleanatus - Tam thất hoang (mẫu TB2: lá chét xẻ thùy sâu). ................................................................................................. 31 Hình 3.6. Panax stipuleanatus - Tam thất hoang (mẫu TB3: lá chét xẻ thùy sâu) .................................................................................................. 32 Hình 3.7. Panax stipuleanatus - Tam thất hoang (mẫu TB4: lá chét xẻ thùy nông) ............................................................................................... 33 Hình 3.8. Panax stipuleanatus -Tam thất hoang (mẫu lá ML1) ..................... 34 Hình 3.9. Panax stipuleanatus-Tam thất hoang (mẫu củ ML1) ..................... 35 Hình 3.10. Mẫu (K.M.Feng 13694) isotype (P. stipuleanatus) hiện đang lƣu trữ tại phòng tiêu bản Viện Thực vật Bắc Kinh (PE0025805) ....... 36 Hình 3.11. So sánh trình tự vùng gen ITS-rDNA của các mẫu Panax TB1- TB4 và ML1 với trình tự vùng gen của loài P. stipuleanatus ........ 37 Hình 3.12. Lá loài Panax zingiberensis -Tam thất gừng (mẫu lá ML2).. ...... 40 Hình 3.13. Củ của loài Panax zingiberensis -Tam thất gừng (mẫu củ ML2)..... 41 Hình 3.14. So sánh trình tự vùng gen ITS-rDNA của mẫu ML2 với các loài trong cùng nhóm: P. zingiberensis và P. Wangianus. .................... 43 Hình 3.15. Sắc ký đồ trình tự vùng gen ITS-rDNA của mẫu Panax TB1 ...... 46 Hình 3.16. Trình tự vùng gen ITS-rDNA của các mẫu nghiên cứu................ 49
Hình 3.17. Mối quan hệ họ hàng của các mẫu nghiên cứu với các loài/thứ trong chi Panax L. trên cơ sở phân tích trình tự vùng gen ITS- rDNA theo phƣơng pháp Maximum Likelihood (ML). Mô hình tối ƣu GTR+G+I. Eleutherococcus senticosus là loài ngoài nhóm. Giá trị ở gốc là giá trị bootstrap >50% .................................................. 51
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHI SÂM PANAX L. ................................................. 4 1.2. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHI PANAX L. TRÊN THẾ GIỚI................................................................................................................ 4 1.3. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHI PANAX L Ở VIỆT NAM ........................................................................................................................ 8 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 14 2.1. VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ NGHIÊN CỨU....... 14 2.1.1. Vật liệu ............................................................................................ 14 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................... 14 2.1.3. Các hóa chất dùng trong nghiên cứu ............................................. 14 2.1.4. Thi t ị và dụng cụ nghiên cứu....................................................... 15 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 17 2.2.1. Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................ 17 2.2.2. Phương pháp thu thập mẫu............................................................. 17 2.2.3. Phương pháp định loại hình thái .................................................... 18 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu sinh học phân tử .................................... 18 2.2.4.1. Phƣơng pháp tách chiết DNA tổng số ...................................... 18 2.2.4.2. Phƣơng pháp PCR (Polymerase Chain Reaction) .................... 19 2.2.4.3. Tinh sạch sản phẩm PCR.......................................................... 21 2.2.4.4. Phƣơng pháp phân tích số liệu.................................................. 22
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 25 3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................... 25 3.1.1. Đặc điểm nhận bi t chi Panax ........................................................ 25 3.1.2. Panax notoginseng (Burkill) F.H.Chen ex C.H. Chow - Tam thất ................................................................................................................... 25 3.1.3. Panax stipuleanatus Tsai et Feng- Tam thất hoang ....................... 28 3.1.4. Panax zingiberensis C.Y. Wu & K.M. Feng-Tam thất gừng .......... 39 3.1.5. Đặc điểm hình thái chung của chi Panax ở vùng Tây Nghệ An ..... 43 3.1.6. Mối quan hệ họ hàng của các mẫu nghiên cứu .............................. 45 3.2. THẢO LUẬN ....................................................................................... 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 54 1. KẾT LUẬN ................................................................................................. 54 2. KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 55 PHỤ LỤC
1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng và ẩm nên có nguồn tài nguyên thực vật phong phú và đa dạng. Thêm vào đó, cộng đồng các dân tộc Việt Nam từ lâu đời cũng đã có nhiều kinh nghiệm sử dụng các loại cây cỏ làm thuốc trong đó có Sâm. Nhân sâm đƣợc dùng trong y học phƣơng Đông hàng ngàn năm nay. Ngƣời Trung Quốc đã sử dụng nhân sâm từ rất lâu đời nhƣ một thứ dƣợc liệu vô cùng trân quý, chỉ có các vua chúa và các quan lớn mới có loại thảo dƣợc này. Tác dụng của nhân sâm đƣợc đề cập trong các trƣớc tác của Shi You (khoảng những năm 48-33 TCN) hay Shanghan Lun (khoảng những năm 200 SCN). Chi Nhân sâm (Panax L.) là một chi nhỏ trong họ Ngũ gia bì (Araliaceae) gồm 15 loài, tất cả đều có giá trị làm thuốc, một số loài thuộc chi Panax L. (Araliaceae) đƣợc sử dụng có giá trị cao nhƣ Nhân sâm (P. ginseng), Tam thất (P. notoginseng). Ở Việt Nam, có một số loài thuộc chi này nhƣ Sâm vũ diệp (P. bipinnatifidus), Tam thất hoang (P. stipuleanatus) và Sâm ngọc linh (P. vietnamensis) [1,2,3]. Do có giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cao, các loài nhân sâm này đã bị tìm kiếm, khai thác đến mức kiệt quệ trong tự nhiên. Sâm vũ diệp và Tam thất hoang đã đƣợc xếp hạng cực kỳ nguy cấp (CR), còn Sâm ngọc linh ngày nay đã đƣợc coi là tuyệt chủng ngoài tự nhiên (EW). Cả ba loài này đã đƣợc đƣa vào Sách Đỏ Việt Nam (2007), Phụ lục IA - các loài nghiêm cấm khai thác và sử dụng vì mục đích thƣơng mại của Nghị định 06/2019/NĐ-CP ngày 22/01/2019, Nghị định 32/2006/NĐ-CP ngày 30/03/2006 về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý hiếm. Và đây cũng là ba trong số 17 loài thực vật thuộc Danh mục loài nguy cấp qúy hiếm đƣợc ƣu tiên bảo vệ theo Nghị định số 160/2013/NĐ-CP ngày 12/11/2013 của Thủ tƣớng Chính phủ [4]. Vùng Tây Nghệ An có diện tích rất lớn với 1,3 triệu ha với 09 đỉnh núi thuộc Bắc Trƣờng Sơn cao trên 1000m so với mặt biển nhƣ Pù Hon 1447m,
2 Pù Mát 1814m, Phu Xai Lai Leng 2711m, Pù Hút 2452m, Pù Lon 1561m, Pu Đen Đin 1540m, Rào Cỏ 2286m, Pù Huống 1200m và Chốp Cháp 1705m có khả năng phù hợp với điều kiện sinh trƣởng và phát triển của các loài cây thuốc thuộc chi Sâm (Panax L.). Trên cơ sở nghiên cứu bƣớc đầu và thông tin từ ngƣời dân địa phƣơng cho biết đã gặp một số cây sâm ở các khe núi Ca Nọi, Na Khang và Phú Khả thuộc khu vực núi Phu Xai Lai Leng có độ cao 2711m thuộc xã Na Ngoi, huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An nên nhóm nghiên cứu đã lựa chọn điều tra đại diện các loài cây thuộc chi Sâm (Panax L.) cho vùng Tây Nghệ An tại khu vực đỉnh núi Phu Xai Lai Leng. Thêm vào đó, hiện nay Công ty TNHH TH true MILK đã đầu tƣ vƣờn dƣợc liệu tại các xã Na Ngoi và Mƣờng Lống, Kỳ Sơn, Nghệ An trong đó có khoảng hơn 1000m2 trồng Sâm. Theo thông tin ghi nhận đƣợc, các loài Sâm trồng ở đây đƣợc thu thập từ khu vực Tây Nghệ An và nhập từ địa phƣơng khác về trong đó có cả Sâm ngọc linh đƣợc mang về từ Nam Trà My vì vậy việc khảo sát, định loại các loài thuộc chi Sâm tại đây có thể mang lại thêm thông tin về đa dạng loài Sâm tại vùng Tây Nghệ An. Hơn nữa, các loài Sâm đều sinh trƣởng tốt tại vƣờn ƣơm này, vì vậy đây có thể là mô hình bảo tồn chuyển vị cho các loài thuộc chi Sâm ở Tây Nghệ An Nhằm cung cấp những dẫn liệu và cơ sở khoa học phục vụ công tác bảo tồn, phát triển cũng nhƣ công tác định danh, phân biệt một số loài Sâm ở Tây Nghệ An, luận văn đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm hình thái và phân tử một số taxon thuộc chi Sâm (Panax L.) ở vùng Tây Nghệ An”. 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Mô tả đặc điểm hình thái và sinh học phân tử các loài thuộc chi Sâm (Panax L.) thu thập ở khu vực Phu Xai Lai Leng, Kỳ Sơn, Nghệ An - Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái và sinh học phân tử của một số loài thuộc chi Sâm (Panax L.) đƣợc trồng tại Công ty TNHH TH true MILK Na Ngoi và Mƣờng Lống, Kỳ Sơn, Nghệ An. 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tƣợng nghiên cứu: Các loài cây thuộc chi Sâm (Panax L.) thu
3 thập ở vùng Tây Nghệ An gồm các mẫu thu ở khu vực Phu Xai Lai Leng và vƣờn giống của Công ty TNHH Thtrue MILK ở xã Na Ngoi và Mƣờng Lống, Kỳ Sơn, Nghệ An. - Phạm vi nghiên cứu: Vùng Tây Nghệ An 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU * Ý nghĩa khoa học - Góp phần bổ sung hoàn chỉnh vốn kiến thức về hình thái và phân loại chi Sâm (Panax L.) ở Việt Nam * Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả của nghiên cứu là cơ sở khoa học để nhận biết bảo tồn các loài thuộc chi Sâm (Panax L.) tại vùng Tây Nghệ An. - Thông tin về thành phần loài, phân bố và hiện trạng các loài thuộc chi Sâm (Panax L.) ở vùng Tây Nghệ An có ý nghĩa lớn đối với việc phát triển kinh tế vùng, mang lại lợi ích cho ngƣời dân địa phƣơng. - Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học phục vụ cho các ngành ứng dụng và sản xuất nhƣ Nông - Lâm nghiệp, Dƣợc học, Tài nguyên thực vật, Đa dạng sinh học và trong công tác đào tạo. 5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN - Mô tả chi tiết đặc điểm hình thái 3 loài thuộc chi Panax L. thu đƣợc ở vùng Tây Nghệ An - Sử dụng phƣơng pháp sinh học phân tử hỗ trợ định danh chuẩn các loài thuộc chi Panax thu đƣợc ở vùng Tây Nghệ An. - Đã phân tích, xác định Tam thất hoang và Sâm vũ diệp ở Việt Nam là cùng một loài P. stipuleanatus H.T. Tsai et K.M. Feng. - Xây dựng bộ tƣ liệu ảnh minh họa đặc điểm hình thái, sinh học phân tử của các taxon thuộc chi Panax ở vùng Tây Nghệ An: 14 ảnh chụp từ các mẫu thu trực tiếp trên thực địa, ảnh tham khảo và ảnh chụp từ mẫu trong phòng tiêu bản.
4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHI SÂM PANAX L. Chi Nhân sâm (Panax L.) là một chi nhỏ trong họ Ngũ gia bì (Araliaceae). Chi này trên thế giới có 8 loài phân bố ở vùng Đông Á, Hymalaia, Inđôchina, Bắc Châu Mỹ [5]. Sự phân bố của chi Panax L. trên thế giới cho thấy chúng chỉ xuất hiện ở Bắc bán cầu, kéo dài từ vùng rừng núi giáp bờ biển phía Đông của Bắc Mỹ bao gồm Bắc Hoa Kỳ và Tây-Nam Canada (có 2 loài P. quinquefolius và P. trifoliatus) [6, 7, 8]. Vùng Đông Bắc Á (gồm Viễn Đông Nga, Đông Bắc Trung Quốc, bán đảo Triều Tiên và Nhật Bản) có 2 loài là P. ginseng và P. japonica. Trung tâm phân bố của chi Panax L. có thể từ vùng Tây - Nam của Trung Quốc xuống phía Bắc Việt Nam. Thực chất khu vực này gồm 2 tỉnh biên giới kề nhau là Vân Nam (Trung Quốc) và Lào Cai (Việt Nam), ở đây đang có tới 7 loài và thứ mọc hoàn toàn tự nhiên, 2 loài trồng là P. notoginseng (nhập từ Bắc Mỹ) và P. pseudoginseng. Đây có thể coi là trung tâm phân bố của chi Sâm (Panax L.) trên thế giới. Ở Bắc Mỹ hiện có 3 loài (P. notoginseng; P. quinquefolius và P. trifoliatus). Giới hạn cuối cùng về phía Nam của chi Panax L. là loài Sâm Việt Nam (P. vietnamensis) ở Miền Trung của Việt Nam, tại 14015’ vĩ độ Bắc. 1.2. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHI PANAX L. TRÊN THẾ GIỚI Chi Panax L. đƣợc Carl Linnaeus mô tả lần đầu tiên từ năm 1753 với loài chuẩn là P. quinquefolius phân bố ở Bắc Mỹ [8]. Sang thế kỷ 19, một số loài khác đƣợc công bố nhƣ Giả nhân sâm - P. pseudoginseng Wall, ở Nepal; Nhân sâm - P. ginseng Meyer ở Bắc Triều Tiên, Đông Bắc Trung Quốc và Viễn Đông Nga; Sâm Nhật P. japonicus Meyer ở Nhật Bản và Trung Quốc; Sâm vũ diệp - P. bipinnatifidus Seem, ở Đông Bắc Ắn Độ, Nepal và Trung Quốc (Wen J., 2000) [9]. Nhƣ vậy, đến cuối thế kỷ 19, chi Panax L. có 6 loài. Năm 1975, Trung Quốc đã bổ sung thêm một loài mới là P. stipuleanatus H. T. Tsai & K. M. Feng, đồng thời nâng cấp các taxon thứ của P. pseudoginseng Wall, của các tác giả trƣớc đó thành bậc loài hoàn chỉnh (Nocerino E. et al., 2000) [10]. Năm 1985[11], một loài mới khác đƣợc tìm
5 thấy ở Việt Nam là Sâm ngọc linh - P. vietnamensis Ha et Grushv. đã nâng tổng số loài thuộc chi Panax trên thế giới lên 12 loài và 1 thứ. Trong đó Bắc Mỹ có 2 loài (P. quinquefolius và P. trifolius). Các loài còn lại phân bố ở châu Á, bao gồm 6 loài ở Trung Quốc, 3 loài có ở Nhật Bản và có 5 loài có ở Việt Nam (kể cả 2 loài cây trồng nhập nội). Theo Linnaeus (1753) [8] điểm khác biệt của chi Panax L. so với các chi khác trong họ Araliaceae là bầu 2 ô, hoa mẫu 5, xếp van hay xếp lợp. Trong giai đoạn này, số lƣợng loài đã biết còn ít, nên tác giả chỉ giới hạn ở các đặc điểm của hoa: hoa vừa xếp lợp vừa xếp van. Đây là đặc điểm chính của chi để phân biệt với các chi khác trong họ Araliaceae. Tuy nhiên, với cách sắp xếp này thì đặc điểm của chi Panax bao gồm một số chi khác thuộc họ Araliaceae, đặc biệt là chi Nothopanax. Theo quan điểm trên, De Candolle (1830) [12] đã chuyển một số loài thuộc chi Nothopanax vào chi Panax. Kể từ đây, vị trí phân loại và mối quan hệ phát sinh của chi Panax không có sự đồng nhất về quan điểm giữa các tác giả. Decaisne và Planchon (1854) [13] cho rằng đặc điểm chính của chi Panax là đài xếp van, nên chuyển 2 loài P. quinquefolius và P. trifolius sang chi Aralia, đồng thời hợp nhất hoá các chi Polyscias, Clerodendron, Pseudopanax và Maralia vào chi Panax. Nhƣ vậy, với cách sắp xếp nhƣ trên, các tác giả đã cho rằng đặc điểm hình thái của chi Panax bên cạnh đài xếp van còn có đặc điểm thân gỗ và thân thảo. Đồng ý với quan điểm trên, các tác giả Bentham và Hooker (1867) [14], Clarke (1879) [15] tiếp tục sát nhập chi Nothopanax vào chi Panax, đồng thời chuyển chi Panax vào tông (tribe) Panaceae. Đến thời điểm này, số lƣợng loài thuộc chi Panax lên đến 25 loài, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi, Newzeland và Australia. Năm 1868, Seemann [16] đã xem xét lại vị trí phân loại chi Panax và cho rằng những mô tả của Linnaeus về đặc điểm hình thái đặc trƣng của chi Panax là không rõ ràng. Theo tác giả, đặc điểm chính để phân biệt chi Panax so với các chi khác trong họ Araliaceae là đài 5, xếp lợp, bầu 2 ô. Với đặc điểm này thì 2 loài P. quinquefolius và P. trifolius thuộc về chi Panax và có mối quan hệ gần với chi Aralia. Đối chiếu với đặc điểm của các chi khác
6 thuộc họ Araliaceae, tác giả ghi nhận có một đặc điểm chỉ ra sự khác biệt giữa chi Panax so với chi khác là thân dạng củ. Qua đó, tác giả chuyển các loài có thân dạng củ trƣớc đây ở các chi khác vào chi Panax, đồng thời chuyển một số loài không có thân dạng củ ra khỏi chi Panax. Nhƣ vậy, chi Panax có 3 đặc điểm quan trọng làm cơ sở để phân biệt với các chi khác trong họ Araliaceae là: thân dạng củ, đài 5, xếp lợp, bầu 2 ô. Với quan điểm trên, tác giả đã chuyển 61 loài ra khỏi chi Panax, và chi này chỉ còn lại các loài: P. trifolius L., P. quinquefolius L., P. ginseng Mey., P. pseudoginseng Wall., P. japonicus Mey. và P. bipinnatifidus Seem. Với loài P. fructicosus có đặc điểm là đài xếp van, Seemann xếp vào chi Nothopanax và đồng thời lấy loài này là type cho chi Nothopanax. Có lẽ đây là quan điểm đƣợc nhiều nhà nghiên cứu về chi Panax cho là phù hợp hơn cả. Để khẳng định lại quan điểm của Seeman (1868) [16], Harm (1897) [17] đã nghiên cứu tất cả các đặc điểm của các loài Sâm phân bố trên thể giới nhƣ: cơ quan sinh sản, cơ quan sinh dƣỡng và cho rằng chi Panax có nguồn gốc từ chi Aralia, điểm khác biệt ở đây là thân dạng củ. Britton và Brown (1913) [18] tiếp tục xem xét vị trí phân loại chi Panax và đồng tình với quan điểm của Seeman (1868) và Harm (1897) [17], chỉ ra loài P. quinquefolius có đặc điểm đại diện cho chi: thân dạng củ, hoa mẫu 5 xếp lợp, bầu 2 ô, và loài đƣợc mô tả lần đầu tiên, nên lấy loài này làm type danh pháp cho chi Panax. Hoo (1961) [19] khi nghiên cứu về hệ thống học, mối quan hệ phát sinh và phân bố của taxon trong họ Araliaceae đã cho rằng chi Panax có nguồn gốc phát sinh từ Acanthopanax. Vì chi này có đặc điểm hoa mẫu 5, lá có lông cứng mọc trên gân lá, thân thảo hay thân dạng cây bụi nhỏ. Tác giả cho rằng đặc điểm thân thảo là đặc điểm tƣơng đồng quan trọng nhất, các loài trong chi Aralia hầu nhƣ không có đặc điểm này. Quan điểm này của Hoo hầu nhƣ không nhận đƣợc sự đồng tình của các nhà nghiên cứu về chi Panax. Năm 1970, Hara [20] xem xét đặc điểm của chi Panax dựa trên mẫu vật của các loài thuộc chi Panax ở châu Á thu đƣợc ngoài tự nhiên cũng nhƣ dựa trên mẫu lƣu giữ ở các Bảo tàng thực vật. Qua đó, tác giả thống nhất với các quan điểm nghiên cứu trƣớc đó về đặc điểm của chi Panax: thân dạng củ, hoa mẫu 5 xếp van hay xếp lợp, bầu 2 ô và có mối quan hệ gần với chi Aralia.
7 Tuy nhiên, theo tác giả các loài trong chi Panax có đặc điểm hình thái biến đổi rất lớn so với các bậc phân loại khác trong họ Araliaceae. Do đó, việc định loại các loài trong chi Panax là việc rất khó khăn nếu chỉ dựa vào một đặc điểm hình thái nào đó. Theo tác giả, để phân biệt các loài thuộc chi Panax, trƣớc tiên xếp loài vào 1 trong 3 chuẩn hình thái của thân rễ (rhizome type): thân rễ có dạng thân củ (carot type); thân rễ có đốt kéo dài; và thân rễ có đốt ngắn nhƣ đốt trúc. Tiếp theo đó là các đặc điểm hình thái lá, đài, tràng, số lƣợng chỉ nhụy, quả... Cách phân loại dựa vào hình thái thân rễ trƣớc rồi mới đến các đặc điểm cơ quan sinh dƣỡng và sinh sản đã đƣợc Xiang và Lowry (2007) [5] áp dụng để xây dựng khóa phân loại chi Panax ở Trung Quốc. Wen và Zimmer (1996) [21] dựa vào đặc điểm hình thái, hình thái giải phẫu, hạt phấn và sinh học phân tử cho rằng chi Panax có mối quan hệ gần gũi với chi Aralia. Đến thời điểm hiện nay, các hệ thống quan điểm dựa vào hình thái, giải phẫu và sinh học phân tử đều thống nhất và cho rằng chi Panax có mối quan hệ gần với chi Aralia, điểm khác khác biệt chủ yếu dễ dàng nhận thấy so với chi Aralia là thân dạng củ, lá kép hình chân vịt, noãn 2-3. Sau năm 1970, vị trí phân loại và hệ thống phát sinh của chi Panax hầu nhƣ không thay đổi. Tuy nhiên do đặc điểm hình thái có biến đổi rất lớn, ngay trong một loài ở các vùng phân bố khác nhau thì có đặc điểm hình thái cũng khác nhau (Hara,1970) [20], đồng thời ngày càng có nhiều phát hiện mới nên từ đó đến nay, việc ghi nhận số lƣợng loài trong chi Panax có sự thay đổi theo thời gian và tùy vào quan điểm của các nhà nghiên cứu. Ở nửa đầu của thập niên 1970, quan niệm về thành phần loài Sâm châu Á của các nhà nghiên cứu cũng rất khác nhau và có sự bổ sung nhiều taxon mới. Gần đây, quan hệ phát sinh giữa các taxon thuộc chi Panax đƣợc xây dựng không chỉ dựa vào đặc điểm hình thái mà còn sử dụng trình tự các DNA mã vạch - hoặc gọi là chỉ thị DNA), tuy vậy vẫn chƣa có sự thống nhất giữa các nhóm tác giả. Có thể nhận thấy sự khác nhau giữa các quan điểm phân loại về số lƣợng loài, sự sắp xếp và phân chia các loài và dƣới loài trong chi Panax qua các thời kỳ có thể do các nguyên nhân sau: tính đa dạng về hình thái trong chi Panax, quan điểm về hệ thống phát sinh dựa vào đặc điểm hình thái rất đa dạng; việc sử dụng các DNA barcode khác nhau để hỗ trợ cho nghiên cứu phân loại; các phát hiện mới về taxon.
8 Các taxon thuộc chi Panax đã biết đều là các đối tƣợng có giá trị sử dụng cao và đƣợc xem là “thần dƣợc cuộc sống” (Florence, 1992) [22], do vậy đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu trên thế giới và cũng nhƣ ở Việt Nam đƣợc tiến hành nhằm thúc đẩy sản xuất, khai thác, sử dụng hiệu quả. Nhiều nhất là các nghiên cứu về thành phần hóa dƣợc và dƣợc lý, tiếp đến là nghiên cứu về nhân giống, canh tác, chế biến, hệ thống học thực vật, đa dạng di truyền, bảo tồn đa dạng nguồn gen... Do đó có khá nhiều công trình nghiên cứu đƣợc công bố trên các tạp chí, sách chuyên khảo và các thông tin trên các phƣơng tiện đại chúng liên quan đến Sâm. Nói cách khác, các loài Sâm là đối tƣợng thực vật có một sự cuốn hút lớn đối với những ngƣời làm công tác nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực trên toàn thế giới. Những công trình nghiên cứu về sâm vẫn đang đƣợc triển khai cho dù những phát hiện đột phá về mặt thành phần loài gần đây không nhiều. 1.3. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHI PANAX L Ở VIỆT NAM Mặc dù là những loài cây thuốc có giá trị nhƣng các công trình nghiên cứu về thực vật ở Việt Nam và Đông Dƣơng từ thời Pháp thuộc vẫn chƣa ghi nhận phân bố của các loài thuộc chi Panax ở Việt Nam. Đến năm 1964, Viện Dƣợc liệu đã thu đƣợc một số mẫu của loài cây thuốc có tên là “Phan xiết” do đồng bào ngƣời Dao và Mông ở Sa Pa giới thiệu. Tháng 7 năm 1964 nhà thực vật học ngƣời Trung Quốc Ngô Chính Dật đã giám định các tiêu bản thuộc chi Panax L. lƣu giữ tại Viện Dƣợc liệu, trong đó mẫu số 911 và 348 thu ở xã Tả Phin huyện Sa Pa tỉnh Lào Cai ngày 14/6/1964 đƣợc xác định có tên khoa học là P. bipinnatifidus Seem. Đến năm 1969, loài này mới đƣợc Grushvitzky và cộng sự [23] công bố trong một loạt các công trình nghiên cứu về họ Araliaceae ở miền Bắc Việt Nam [24,25,26]. Từ đó, Sâm vũ diệp đã đƣợc ghi nhận trong tất cả các tài liệu về cây thuốc và hệ thực vật ở Việt Nam. Viguier (1908 – 1923) là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam chỉ mô tả đặc điểm và phân bố của chi Panax. Nhƣng không trích dẫn tài liệu tham khảo, dẫn đến gây khó khăn cho ngƣời nghiên cứu tiếp theo và chƣa xác định đƣợc các loài có phân bố ở Việt Nam. [27] Phạm Hoàng Hộ (1970) [28] là ngƣời đầu tiên ghi nhận thứ Sâm nhật
9 (P. schinseng Nees var. japonicum Mak.) có ở rừng dày ẩm, núi Langbian (Lâm Đồng) trong bộ “Cây cỏ Việt Nam”. Ông mô tả ngắn gọn về đặc điểm hình thái, sinh thái, phân bố và hình vẽ của thứ này. Năm 1973, Võ Văn Chi & cs trong cuốn “Cây cỏ thƣờng thấy ở Việt Nam” mô tả Panax pseudoginseng Nees – Tam thất kim bất [29]. Năm 1993, Phạm Hoàng Hộ [30] đã mô tả 3 loài thuộc chi Panax L. có ở Việt Nam là Sâm hai lần chẻ - P. bipinnatifidus Seem, có ở Hoàng Liên Sơn, Sâm nhật - P. japonica (Nees) Meyer có ở Langbian, Kon Tum và Giả nhân sâm - P. pseudoginseng Wall, có ở Sa Pa. Trong lần tái bản vào năm 2000, ngoài hai loài Sâm hai lần chẻ và Giả nhân sâm, Phạm Hoàng Hộ còn bổ sung thêm một loài Sâm ngọc linh - P. vietnamensis Ha et Grushv. có ở Gia Lai - Kon Tum. Còn loài Sâm nhật ông ghi có ở Langbian và cả ở Kon Tum. Nhƣ vậy theo Phạm Hoàng Hộ, trên địa bản tỉnh Kon Tum hoặc Gia Lai - Kon Tum cũ, có cả hai loài Sâm nhật và Sâm việt nam. Còn đối với Sâm nhật ở Kon Tum, ông không ghi rõ nguồn mẫu xác định và nơi phân bố cụ thể, điều này gây trở ngại cho việc các định loài Sâm nhật kể trên có thực sự phân bố tự nhiên ở Việt Nam hay không. Trong khi đó, loài Sâm nhật do Phạm Hoàng Hộ đã từng ghi nhận ở Langbian cũng chính là Sâm việt nam hay Sâm ngọc linh đƣợc Hà Thị Dụng và Grushvitzky [31] (1996) công bố là loài mới cho khoa học và đặt tên là P. vietnamensis Ha et Grushv. Năm 1993, Trần Đình Lý trong cuốn “1900 loài cây có ích ở Việt Nam”, mô tả rất ngắn gọn về phân bố và tác dụng của P. vietnamensis Ha et Grushv., P. bipinnatifidus Seem. và P. Pseudoginseng Wall. [32]. Năm 1995, Đỗ Tất Lợi trong cuốn “Những cây thuốc và vị thuốc Việt nam” đã mô tả rất chi tiết về lịch sử ra đời, hình thái, thành phần hóa học, tác dụng dƣợc lý, công dụng và liều dùng của hai loài là P. vietnamensis Ha et Grushv và P. pseudoginseng Wall.[33] Năm 1997, Võ Văn Chi [34] trong cuốn “ Từ điển cây thuốc Việt Nam” mô tả về P. pseudoginseng Wall. Loài của Nam Trung quốc và Bắc Việt Nam. Ở nƣớc ta cây mọc hoang và đƣợc trồng nhiều ở Hà Giang, Lào Cai,
10 Cao Bằng tại các vùng núi cao lạnh 1200 – 1500 m; Tam thất hoang P. bipinnatifidus Seem – Vũ diệp tam thất. Loài của Nam Trung Quốc và Bắc Việt Nam, ở độ cao 1900 – 2400 m trong rừng ẩm, cây mọc hoang ở vùng núi cao lạnh của tỉnh Lào Cai. Cũng đƣợc trồng và mọc tốt nhƣ Tam thất; Sâm ngọc linh P. vietnamensis Ha et Grushv là loài đặc hữu của Việt Nam mọc tập trung trong 13 xã thuộc 3 huyện miền núi Ngọc linh, thuộc hai tỉnh Kon tum và Quảng Nam. Cả ba loài này tác giả đều mô tả đầy đủ về hình thái, bộ phận sử dụng, nơi sống và thu hái, thành phần hóa học cũng nhƣ công dụng. Năm 1997, Lê Trần Đức trong cuốn “Cây thuốc Việt Nam trồng hái chế biến trị bệnh ban đầu” đã mô tả rất chi tiết về đặc điểm hình thái, điều kiện sống, kĩ thuật trồng và chăm sóc, trị sâu bệnh, cách thu hái và chế biến, công dụng của P. pseudoginseng Wall. Phần cuối mô tả tác giả có ghi phụ chú cho biết P. vietnamensis Ha et Grushv và củ Tam thất mọc hoang – P. bipinnatifidus Seem cũng đƣợc dùng với hiệu quả gần nhƣ P. pseudoginseng Wall. [35] Năm 2000, Phạm Hoàng Hộ [36] trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” đã chỉnh sửa thành P. bipinnatifidus Seem. Sâm hai lần kép đƣợc tìm thấy ở núi Hoàng Liên Sơn. Điểm khác biệt là trong quyển 2 xuất bản năm 2000 Phạm Hoàng Hộ bổ sung thêm đặc điểm hình thái, sinh thái, phân bố và vẽ hình của loài P. vietnamensis Dung & Grushv. Sâm việt tìm thấy ở Gia Lai, Kon Tum. Nhìn chung các công trình của Phạm Hoàng Hộ còn mang tính chất thông kê đặc điểm hình thái, sinh thái, phân bố và vẽ hình chƣa mô tả đặc điểm chi, chƣa chỉ ra mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn cũng nhƣ bảo tàng lƣu giữ mẫu. Tuy nhiên đây đƣợc coi là tài liệu phân loại thực vật về chi Panax ở Việt Nam có giá trị nhất tới thời điểm này. Năm 2003, Lê Trọng Cúc & cs [37] trong “Danh lục các loài thực vật Việt Nam”, tập II mô tả về 3 loài: P. bipinnatifidum Seem. 1868 ( CCVN, 2: 640), - Aralia bipinnatifida C. B. Clarke, 1879, - P. pseudoginseng var. bipinnatifidus (Seem) H. L. Li, 1942 (FLPF, 54:187), - Vũ diệp tam thất, sâm vũ diệp, Trúc tiết nhân Sâm, tam thất lá xẻ, Tam thất hoang, Sâm hai lần xẻ, Hoàng liên thất, phân bố ở Lai Châu (Tà Phỉn), Lào Cai (Sa Pa), còn có ở Ấn