Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu "Nghiên cứu một số cơ sở khoa học để bảo tồn loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilg.) tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình" do nghiên cứu sinh Lưu Thế Trung thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Vũ Quang Nam và TS. Trần Hồ Quang, bảo vệ tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam năm 2023 thuộc chuyên ngành Lâm sinh (mã số 9620205). Luận án được thực hiện dựa trên nguồn số liệu thu thập giai đoạn 2017–2022 và kế thừa một phần số liệu từ đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo (2016–2017) do chính tác giả làm chủ nhiệm.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình nằm tại trung tâm đa dạng sinh học của vùng Tây Bắc Việt Nam. Theo Quyết định số 2860/QĐ-BNN-TCLN ngày 27/7/2022, diện tích đất có rừng của Sơn La là 659.837 ha (rừng tự nhiên chiếm 5,83% cả nước, độ che phủ 46,4%) và của Hòa Bình là 266.529 ha (rừng tự nhiên chiếm 1,4% cả nước, độ che phủ 51,54%). Nơi đây lưu giữ nhiều loài thực vật hạt trần quý hiếm như Bách xanh, Pơ mu, Du sam, Thông xuân nha, Thông pà cò, Đỉnh tùng, Thông đỏ bắc, Thông lông gà và Dẻ tùng sọc trắng hẹp.

Loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilg.) thuộc họ Thông đỏ (Taxaceae) là loài cây gỗ nhỡ cao từ 7–13 m, có giá trị cao về mặt khoa học, thẩm mỹ cảnh quan, lấy gỗ và chiết xuất dược liệu kháng tế bào ung thư. Trong tự nhiên, loài này mọc rải rác trên diện tích hẹp ở các đai núi đá vôi từ 950–1.600 m. Do sinh cảnh bị chia cắt, phá rừng, số lượng cây mẹ gieo giống còn rất ít, khả năng tái sinh tự nhiên kém và tốc độ sinh trưởng chậm, loài này đối mặt với nguy cơ suy thoái nghiêm trọng. Theo danh lục đỏ của IUCN (tháng 4/2014), loài được xếp ở mức Ít nguy cấp (NT) nhưng đã từng được phân hạng Sẽ nguy cấp (VU) năm 2010 và Nguy cấp (EN) năm 2012 ở phạm vi toàn cầu hoặc khu vực.

Khoảng trống nghiên cứu được chỉ ra là: Các công trình tại Việt Nam trước đây chủ yếu dừng lại ở việc điều tra phân bố, ghi nhận thành phần loài và mô tả hình thái học đại cương. Còn thiếu các nghiên cứu định lượng toàn diện về đặc điểm sinh học, giải phẫu, vật hậu, đánh giá cấu trúc đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử, cũng như hoàn thiện kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng và xây dựng các mô hình thử nghiệm gây trồng bảo tồn tại chỗ (in situ) và chuyển chỗ (ex situ).

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu lý luận: Xây dựng được một số cơ sở khoa học góp phần bảo tồn nguồn gen loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình.
  2. Mục tiêu thực tiễn:
    • Xác định được một số đặc điểm sinh học, đặc điểm di truyền nguồn gen của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Sơn La và Hòa Bình.
    • Xác định được các biện pháp kỹ thuật nhân giống và gây trồng bảo tồn loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại hai địa bàn nghiên cứu.
    • Đề xuất bổ sung hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh và quản lý nhằm bảo tồn nguồn gen loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Sơn La và Hòa Bình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilg.), họ Thông đỏ (Taxaceae).
  • Phạm vi không gian: Các lâm phần rừng tự nhiên có phân bố loài tại 4 điểm:
    • Xã Tân Lập và xã Chiềng Sơn, huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La (thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha).
    • Xã Hang Kia và xã Pà Cò, huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình (thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò).
    • Địa điểm trồng khảo nghiệm chuyển chỗ tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La.
  • Phạm vi thời gian: Thu thập dữ liệu thực địa, theo dõi vật hậu từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020; các thí nghiệm giâm hom và mô hình bảo tồn được theo dõi đánh giá đến năm 2022.
  • Giới hạn nghiên cứu: Do không thu hái được hạt trong tự nhiên để nhân giống hữu tính, nội dung nhân giống tập trung vào kỹ thuật giâm hom cành; thử nghiệm trồng bảo tồn in situ tại Mộc Châu và Hang Kia, trồng bảo tồn ex situ tại Thuận Châu bằng nguồn cây hom 12 tháng tuổi.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

  • Phân loại và hình thái: Robert Knud Friedrich Pilger (1916) lần đầu mô tả chi Amentotaxus và chuyển loài sang họ Taxaceae. Hui-Lin Li (1952) bổ sung giải phẫu lá và độ rộng dải khí khổng. D.K. Ferguson (1985) công bố loài A. assamica ở Ấn Độ. Leonid V. Averyanov và cs (2014), Aljos Farjon (2001, 2010, 2013), Philip Ian Thomas và cs (2007, 2013), Keith Rushforth (1987), Peter G. Gosling (2008, 2016) hoàn thiện hệ thống phân loại, mô tả cơ quan sinh sản và cấu trúc hạt. Lian-Ming Gao và cs (2017, 2019) dựa trên dữ liệu hình thái và 5 mã vạch DNA (rbcL, matK, trnH-psbA, trnL-F, ITS) khẳng định A. hatuyenensis đồng nhất với A. yunnanensis, đồng thời công bố loài mới A. hekouensis, xác định chi gồm 6 loài.
  • Sinh thái và phân bố: Nghiên cứu của Chin-Su Lin (2007), Das A. (2011), Zhou Q.X. (2001), Xiaodong Li (1990), Fu L.K. (1999), Hilton-Taylor và cs (2013) chỉ rõ các loài chi Amentotaxus phân bố hạn hẹp ở Đông Bắc Ấn Độ, Nam Trung Quốc, Đài Loan, Bắc Việt Nam và Lào; thường sống ở rừng mưa nhiệt đới/á nhiệt đới thường xanh núi đá vôi karst, độ cao 400–2.300 m, ưa ẩm, chịu bóng và có mật độ cá thể thấp.
  • Đa dạng di truyền phân tử:
    • Guan Qi-liang và cs (1993) xác định bộ nhiễm sắc thể của loài là $2n = 40 = 4m + 36T$.
    • Wang Chieh-Ting và cs (1996) dùng RAPD và Isozyme nghiên cứu A. formosana.
    • Wang De-Lian và cs (2005) dùng RAPD khảo sát A. yunnanensis ghi nhận đa dạng di truyền ở cấp loài cao ($P = 79,0%$, $H_e = 0,2718$) nhưng trong quần thể thấp ($P = 6,9 - 18,0%$).
    • Xue-Jun Ge và cs (2005) dùng 15 mồi ISSR trên 310 cá thể chi Amentotaxus, thu được 193 locus, phân tích AMOVA cho thấy dị biệt giữa các loài chiếm 27,38%, giữa các quần thể chiếm 57,70% và trong quần thể là 14,92%.
    • Ya-Zhu Ko (2011) và Chin-Shang Ho và cs (2012) phát triển 15 cặp mồi SSR/microsatellite.
    • Wang Shuai (2017) giải trình tự transcriptome thu được 14 Gb dữ liệu, 82.884 unigene và 2.827 chỉ thị SSR.
    • Qiqi Huang và cs (2018) phát triển 23 bộ chỉ thị SSR đa hình; Xiaoxian Ruan (2019) giải trình tự Illumina xác định 5.510 EST-SSR và phát triển 22 EST-SSR đa hình.
  • Kỹ thuật nhân giống: Peter G. Gosling (2016) nghiên cứu nhân giống hạt; Chen Zhao-feng (2006) sử dụng chất điều hòa sinh trưởng TAB giâm hom cành 1 năm tuổi; các nhà khoa học Trung Quốc nuôi cấy mô chồi nách in vitro trên môi trường 1/2 MS bổ sung B5, Kinetin, NAA, IBA, 6-BA cho tỷ lệ sống đạt 93%.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

  • Hệ thống phân loại, phân bố và lâm học: Nguyễn Hoàng Nghĩa (2002, 2004, 2006), Nguyễn Đức Tố Lưu và Philip Ian Thomas (2004), Nguyễn Tiến Hiệp (2004), Phan Văn Thăng (2013), Hoàng Văn Sâm (2013, 2015), Vương Duy Hưng và cs (2018), Nguyễn Diên Quang (2017), Mai Văn Chuyên và Trần Minh Hợi (2011), Nguyễn Lương Thiện (2014), Nông Văn Cường (2017), Đỗ Văn Trường và Nguyễn Bá Tâm (2017), Phạm Văn Thế (2003, 2013) đã ghi nhận sự phân bố của chi Amentotaxus ở Việt Nam gồm 3 loài (A. argotaenia, A. yunnanensis, A. poilanei). Các nghiên cứu mô tả đặc điểm sinh cảnh núi đá vôi dốc $30 - 35^\circ$, khí hậu á nhiệt đới, lượng mưa $> 1.200\text{ mm}$, thường mọc hỗn giao với cây lá kim (Thông tre lá ngắn, Thiết sam giả, Đỉnh tùng, Bách xanh) và cây lá rộng họ Dẻ, Côm, Dầu. Khả năng tái sinh tự nhiên chủ yếu ở tầng cây mạ ($H < 50\text{ cm}$), số lượng cây chuyển tiếp lên tầng cây con rất hiếm do độ tàn che lớn ($> 0,9$) và tầng thảm tươi dày.
  • Nhân giống và gây trồng: Phan Văn Thăng (2013) giâm hom A. argotaenia bằng IAA 1.000 ppm đạt tỷ lệ ra rễ $> 75%$ sau 150 ngày; Phan Thị Thanh Huyền (2014) giâm hom bằng IAA 1.000 ppm đạt tỷ lệ $> 50%$; Trần Minh Tuấn (2013) khảo nghiệm hạt tại Ba Vì (khối lượng 1.000 hạt đạt 1,670 kg, thế nảy mầm 28%); Nguyễn Mạnh Cường (2011) trồng bảo tồn ex situ 400 cây thuộc 4 loài cây lá kim (trong đó có A. yunnanensis) tại Vườn quốc gia Cúc Phương.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Tiêu chí nghiên cứu Tình trạng trước luận án Đóng góp giải quyết của luận án
Sinh học, vật hậu, giải phẫu Mô tả sơ lược, thiếu số liệu định lượng liên tục Theo dõi vật hậu 2 năm liên tục (2017–2020), phân tích giải phẫu lá, đất, khí hậu tại Sơn La và Hòa Bình
Đa dạng di truyền phân tử Chưa có nghiên cứu di truyền phân tử đối với loài tại Việt Nam Ứng dụng kỹ thuật ISSR đánh giá đa dạng di truyền và cấu trúc quần thể tại 3 vùng phân bố
Kỹ thuật nhân giống giâm hom Thử nghiệm đơn lẻ, quy mô nhỏ, chưa tối ưu hóa Khảo nghiệm toàn diện ảnh hưởng của 3 loại CĐHST (IAA, IBA, NAA), các dải nồng độ, mùa vụ và thành phần ruột bầu
Gây trồng bảo tồn Chưa có mô hình thực nghiệm bài bản cho loài tại Tây Bắc Xây dựng mô hình bảo tồn in situ tại Xuân Nha, Hang Kia và bảo tồn ex situ tại Thuận Châu

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung tiếp cận nghiên cứu

  • Tiếp cận kế thừa: Kế thừa tài liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, bản đồ hiện trạng rừng và các nghiên cứu thực vật học của các tác giả đi trước.
  • Tiếp cận có sự tham gia (PRA): Phối hợp với chính quyền, cộng đồng địa phương và Ban quản lý các Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha, Hang Kia – Pà Cò.
  • Tiếp cận thực nghiệm theo vùng cụ thể: Nghiên cứu thực địa trên các sinh cảnh karst đặc trưng ở Sơn La và Hòa Bình.
  • Tiếp cận hệ thống: Kết hợp đồng bộ từ quy luật cấu trúc lâm phần, tái sinh tự nhiên, vật hậu học, di truyền phân tử đến quy trình kỹ thuật nhân giống và xây dựng mô hình bảo tồn.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                            XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU                             |
+-----------------------------------------+-----------------------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|             THU THẬP TÀI LIỆU, ĐIỀU TRA KHẢO SÁT, LẬP Ô TIÊU CHUẨN                |
+----+---------------------+----------------------+---------------------+-----------+
     |                     |                      |                     |
     v                     v                      v                     v
+------------+     +---------------+     +------------------+     +-----------------+
| SINH HỌC & |     |  ĐA DẠNG DI   |     | KỸ THUẬT NHÂN    |     | THỬ NGHIỆM TRỒNG|
|  LÂM HỌC   |     |  TRUYỀN ISSR  |     | GIỐNG GIÂM HOM   |     | BẢO TỒN IN/EX   |
+----+-------+     +-------+-------+     +--------+---------+     +--------+--------+
     |                     |                      |                        |
     +---------------------+----------------------+------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                 ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG GIẢI PHÁP BẢO TỒN NGUỒN GEN                      |
+-----------------------------------------+-----------------------------------------+
                                          |
                                          v
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                                BÁO CÁO LUẬN ÁN                                    |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học và lâm học

  • Hình thái và kích thước: Khảo sát 12 cây (6 cây trưởng thành và 6 cây tái sinh có $D_{1.3} < 6\text{ cm}$) tại Sơn La và Hòa Bình. Đo đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$) bằng thước kẹp theo 2 chiều Đông - Tây, Nam - Bắc; đo chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$), chiều cao dưới cành ($H_{dc}$) bằng thước đo cao Blumeleiss. Thu mẫu và quan sát thân, vỏ, cành ở 3 vị trí tán (ngọn, giữa, dưới), lá, hoa, nón, hạt và hệ rễ.
  • Vật hậu học: Thực hiện theo phương pháp của Lê Mộng Chân (2000), Nguyễn Nghĩa Thìn (2007) và Nguyễn Đức Tố Lưu và cs (2004). Theo dõi 6 cây trưởng thành sinh trưởng tốt định kỳ từ ngày 1 đến ngày 10 hàng tháng trong giai đoạn từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020. Ghi nhận thời kỳ đâm chồi, ra lá non, ra nón, nón chín và rụng.
  • Giải phẫu lá và phân tích môi trường: Cắt lát giải phẫu mặt cắt ngang lá, quan sát mô dậu, tầng cutin, bó sợi thịt lá và dải khí khổng. Đào và mô tả phẫu diện đất tại Chiềng Sơn (Mộc Châu) và Hang Kia (Mai Châu); phân tích các chỉ tiêu cơ giới, lý hóa tính của đất; thu thập số liệu khí tượng đai cao.
  • Cấu trúc lâm phần và tái sinh: Lập các ô tiêu chuẩn (OTC) diện tích $2.000\text{ m}^2$ ($40\text{ m} \times 50\text{ m}$) tại các lâm phần có loài phân bố; lập các ô dạng bản (ODB) diện tích $25\text{ m}^2$ ($5\text{ m} \times 5\text{ m}$) ở 4 góc và tâm OTC. Tính toán mật độ tầng cây cao, chỉ số quan trọng ($IVI%$), mô hình hóa phân bố thực nghiệm số cây theo cấp đường kính ($N/D_{1.3}$) và theo cấp chiều cao ($N/H_{vn}$), độ tàn che (ĐTC). Đánh giá mật độ cây tái sinh, phân loại nguồn gốc (hạt/chồi), phân cấp chiều cao ($H < 50\text{ cm}$, $50 - 100\text{ cm}$, $> 100\text{ cm}$) và chất lượng (tốt, trung bình, xấu).

2. Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử ISSR

  • Thu thập mẫu lá non sạch bệnh của các cá thể thuộc 3 quần thể tự nhiên tại Sơn La và Hòa Bình, bảo quản trong túi hạt hút ẩm silica gel.
  • Tách chiết DNA tổng số, kiểm tra độ tinh sạch và nồng độ DNA.
  • Thực hiện phản ứng PCR với danh sách các mồi ISSR chọn lọc; thiết lập thành phần phản ứng và chu trình nhiệt tối ưu.
  • Điện di sản phẩm PCR trên gel agarose, nhuộm màu và chụp ảnh bản gel dưới ánh sáng tử ngoại.
  • Xây dựng ma trận nhị phân (0/1), xử lý số liệu tính tỷ lệ locus đa hình ($P%$), chỉ số đa dạng di truyền Shannon ($I$), khoảng cách di truyền Nei, phân tích tọa độ chính (PCoA), phân tích phương sai phân tử (AMOVA) và dựng biểu đồ hình cây (dendrogram).

3. Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật giâm hom cành

  • Thu hom cành bánh tẻ 1 năm tuổi trên cây mẹ khỏe mạnh.
  • Thí nghiệm 1 (Chất điều hòa sinh trưởng và nồng độ): Khảo nghiệm 3 loại chất (IAA, IBA, NAA) ở các nồng độ khác nhau so với đối chứng không xử lý thuốc.
  • Thí nghiệm 2 (Mùa vụ và chất điều hòa sinh trưởng): Khảo nghiệm các thời vụ giâm hom trong năm kết hợp với loại chất điều hòa sinh trưởng tối ưu từ thí nghiệm 1.
  • Thí nghiệm 3 (Thành phần ruột bầu/giá thể): Khảo nghiệm các công thức phối trộn giá thể ruột bầu (đất tầng mặt, cát, mùn, phân vi sinh...).
  • Chỉ tiêu theo dõi: Tỷ lệ hom ra rễ (%), số rễ trung bình/hom (rễ), chiều dài rễ trung bình (cm), tỷ lệ bật chồi (%).

4. Phương pháp thử nghiệm trồng bảo tồn

  • Bảo tồn tại chỗ (in situ): Trồng bổ sung dưới tán rừng tự nhiên tại Khu BTTN Xuân Nha (Mộc Châu, Sơn La) và Khu BTTN Hang Kia – Pà Cò (Mai Châu, Hòa Bình).
  • Bảo tồn chuyển chỗ (ex situ): Trồng thử nghiệm tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La bằng nguồn cây giống giâm hom đạt 12 tháng tuổi.
  • Chỉ tiêu đánh giá: Tỷ lệ sống (%), mức độ tăng trưởng chiều cao ($H_{vn}$) và đường kính gốc ($D_{00}$) định kỳ theo thời gian chăm sóc.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học trong nước và quốc tế liên quan đến chi Amentotaxus và loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia):

  1. Lịch sử phân loại học và hình thái: Trình bày sự thay đổi vị trí phân loại từ họ Cephalotaxaceae sang họ Taxaceae; ghi nhận các mốc công bố loài của Pilger (1916), Li (1952), Ferguson (1985) và Gao (2017, 2019). Xác lập hệ thống 6 loài hiện nay, trong đó loài A. argotaenia có vùng phân bố tương đối rộng nhưng quần thể bị chia cắt manh mún.
  2. Đặc điểm phân bố và sinh thái học: Tổng hợp dẫn liệu tại Trung Quốc, Lào, Ấn Độ và Việt Nam. Các quần thể tự nhiên tập trung tại các đai cao từ 500–2.000 m trên núi đá vôi, trong kiểu rừng kín thường xanh á nhiệt đới mưa mùa, đất có độ dốc lớn, tầng đất mỏng, độ tàn che cao.
  3. Đa dạng di truyền và nhân giống: Phân tích các thành tựu sử dụng chỉ thị phân tử (RAPD, Isozyme, ISSR, SSR, EST-SSR) trên thế giới. Đánh giá các thử nghiệm nhân giống từ hạt, giâm hom cành bằng hóa chất TAB, IAA và nuôi cấy mô in vitro.
  4. Hiện trạng nghiên cứu ở Việt Nam và đánh giá chung: Khẳng định ở Việt Nam chưa có nghiên cứu hệ thống nào về đa dạng di truyền phân tử cho loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp, thiếu các quy trình nhân giống chuẩn hóa và chưa có mô hình trồng rừng bảo tồn được theo dõi định lượng.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết kế chi tiết 5 nội dung nghiên cứu lớn và hệ thống phương pháp luận thực hiện:

  1. Nội dung:
    • Nghiên cứu bổ sung đặc điểm sinh học (hình thái, vật hậu, giải phẫu lá, phân bố, sinh thái, cấu trúc rừng, tái sinh tự nhiên).
    • Nghiên cứu đa dạng di truyền 3 quần thể bằng chỉ thị phân tử ISSR.
    • Hoàn thiện kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng giâm hom cành (CĐHST, nồng độ, mùa vụ, giá thể).
    • Xây dựng mô hình thử nghiệm trồng bảo tồn in situ và ex situ.
    • Đề xuất các giải pháp bảo tồn nguồn gen bền vững.
  2. Phương pháp: Mô tả chi tiết quy trình thu thập số liệu hiện trường tại 4 xã (Tân Lập, Chiềng Sơn, Hang Kia, Pà Cò); phương pháp giải phẫu và phân tích đất; phương pháp phòng thí nghiệm sinh học phân tử PCR-ISSR; phương pháp bố trí thí nghiệm nhân giống và thiết lập các mô hình trồng rừng bảo tồn.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

1. Đặc điểm sinh học và lâm học loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp

  • Hình thái và vật hậu: Dẻ tùng sọc trắng hẹp là cây gỗ nhỡ, thân thẳng, vỏ nứt dọc màu xám nâu; lá hình dải mũi mác, mặt trên xanh thẫm, mặt dưới có 2 dải khí khổng màu trắng bạc rõ nét. Chu kỳ vật hậu kéo dài 2 năm: Cây bắt đầu ra nón non vào khoảng tháng 11 năm trước (năm 2018), nón phát triển qua mùa đông và chín thành thục chuyển sang màu đỏ rực vào tháng 4 đến tháng 7 năm kế tiếp (năm 2019).
  • Cấu tạo giải phẫu lá: Mặt cắt ngang phiến lá cho thấy lớp biểu bì dày có tầng cutin phát triển; mô dậu gồm các tế bào xếp sít nhau; trong phần thịt lá xuất hiện các bó sợi mô cứng nâng đỡ bắt màu xanh nằm xen kẽ; dải khí khổng ở mặt dưới lá gồm các hàng lỗ khí màu trắng đặc trưng, hẹp hơn dải viền mép lá.
  • Đặc điểm lập địa và cấu trúc lâm phần: Loài mọc trên đất phát triển từ đá vôi (rendzina), tầng đất mỏng đến trung bình, hàm lượng mùn cao ở lớp mặt, pH hơi chua đến trung tính. Cấu trúc tầng cây cao có sự tham gia của các loài lá kim và lá rộng ưu thế; phân bố thực nghiệm $N/D_{1.3}$ và $N/H_{vn}$ tuân theo quy luật giảm số cây ở các cấp kích thước lớn.
  • Đặc điểm tái sinh tự nhiên: Cây tái sinh chủ yếu có nguồn gốc từ hạt ở giai đoạn cây mạ ($H < 50\text{ cm}$), mật độ cây mạ cao quanh gốc cây mẹ nhưng tỷ lệ chuyển tiếp lên cây con ($H > 100\text{ cm}$) rất thấp do tán rừng quá rậm (độ tàn che $> 0,8$) và thảm tươi cạnh tranh ánh sáng. Tại một số điểm ghi nhận thêm tái sinh chồi từ gốc cây bị gãy đổ.

2. Đa dạng di truyền các quần thể bằng chỉ thị ISSR

  • Khảo sát các mồi ISSR chọn lọc cho thấy mức độ đa hình cao giữa các mẫu nghiên cứu.
  • Các chỉ số di truyền phân tử (tỷ lệ locus đa hình $P%$, chỉ số đa dạng Shannon $I$, hệ số dị hợp tử mong đợi $H_e$) phản ánh mức độ biến động di truyền trong quần thể và giữa các quần thể tại Sơn La và Hòa Bình.
  • Phân tích AMOVA chỉ ra phần lớn biến dị di truyền tồn tại giữa các quần thể do sự cách ly địa lý và chia cắt sinh cảnh sinh thái; phân tích tọa độ chính (PCoA) và biểu đồ hình cây (dendrogram) phân tách rõ ràng các nhóm mẫu tương ứng với các vùng địa lý thu mẫu.

3. Kỹ thuật nhân giống bằng giâm hom cành

  • Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng (CĐHST) và nồng độ: Các công thức xử lý bằng IAA, IBA và NAA đều cho tỷ lệ ra rễ, số lượng rễ và chiều dài rễ vượt trội so với công thức đối chứng. Trong đó, chất kích thích IAA và IBA ở nồng độ thích hợp (công thức tối ưu như CT20 trong bố trí thí nghiệm) đạt tỷ lệ ra rễ cao nhất, rễ phân nhánh đều và hom sớm bật chồi mới khỏe mạnh.
  • Ảnh hưởng của mùa vụ: Giâm hom vào vụ Thu Đông / cuối Đông đầu Xuân cho tỷ lệ ra rễ và chất lượng bộ rễ cao hơn so với vụ Hè nắng nóng nhiệt độ cao.
  • Ảnh hưởng của giá thể ruột bầu: Hỗn hợp giá thể tơi xốp, thoát nước tốt nhưng giữ ẩm ổn định (đất mùn kết hợp cát sạch hoặc đất mặt đóng bầu) giúp rễ hom phát triển thuận lợi, hạn chế hiện tượng thối gốc.

4. Thử nghiệm trồng bảo tồn tại chỗ (in situ) và chuyển chỗ (ex situ)

  • Mô hình bảo tồn tại chỗ: Trồng bổ sung cây hom 12 tháng tuổi dưới tán rừng tự nhiên tại Khu BTTN Xuân Nha (Sơn La) và Hang Kia – Pà Cò (Hòa Bình). Cây trồng đạt tỷ lệ sống ổn định, sinh trưởng chiều cao và đường kính gốc tiến triển thuận lợi trong điều kiện che bóng tự nhiên thích hợp.
  • Mô hình bảo tồn chuyển chỗ: Trồng khảo nghiệm tại Thuận Châu (Sơn La). Sau thời gian theo dõi định kỳ, cây hom thích ứng tốt với điều kiện lập địa mới, tỷ lệ sống đạt mức cao, tăng trưởng $H_{vn}$ và $D_{00}$ chứng minh tính khả thi của giải pháp bảo tồn ngoại vi.

5. Đề xuất giải pháp bảo tồn nguồn gen

Luận án đề xuất 4 nhóm giải pháp:

  • Bảo tồn tại chỗ (in situ): Khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt các cây mẹ hiện có tại Xuân Nha và Hang Kia – Pà Cò; điều chỉnh độ tàn che tán rừng (mở tán cục bộ) quanh gốc cây mẹ để thúc đẩy cây tái sinh hạt chuyển tiếp tầng.
  • Bảo tồn chuyển chỗ (ex situ): Mở rộng diện tích trồng bảo tồn ngoại vi tại các trạm thực nghiệm lâm nghiệp (như Thuận Châu) và các vườn thực vật, lưu giữ nguồn gen sạch bệnh.
  • Kỹ thuật nhân giống: Ứng dụng quy trình giâm hom cành bánh tẻ bằng chất điều hòa sinh trưởng để chủ động tạo nguồn cây giống chất lượng cao phục vụ trồng rừng bảo tồn.
  • Tổ chức – xã hội: Tăng cường tuần tra bảo vệ rừng của lực lượng kiểm lâm, giao khoán bảo vệ rừng gắn với hỗ trợ sinh kế cho cộng đồng dân cư địa phương sống ven rừng đặc dụng.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Cung cấp hệ thống dữ liệu toàn diện và có căn cứ khoa học về đặc điểm sinh học, giải phẫu lá, vật hậu học chu kỳ 2 năm, cấu trúc lâm phần và đặc tính tái sinh tự nhiên của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình.
  2. Lần đầu tiên tại Việt Nam phân tích và xác định được cấu trúc đa dạng di truyền, mức độ biến dị phân tử trong và giữa 3 quần thể tự nhiên của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp ở vùng Tây Bắc bằng kỹ thuật chỉ thị phân tử ISSR, làm rõ mối quan hệ di truyền theo không gian phân bố.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và công nghệ

  1. Xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng phương pháp giâm hom cành Dẻ tùng sọc trắng hẹp, xác định rõ loại chất điều hòa sinh trưởng, nồng độ xử lý, thời vụ giâm hom và thành phần ruột bầu tối ưu, giải quyết triệt để sự thiếu hụt nguồn giống do hạt tự nhiên khan hiếm.
  2. Khảo nghiệm thành công các mô hình trồng bổ sung bảo tồn tại chỗ (in situ) tại Khu BTTN Xuân Nha, Khu BTTN Hang Kia – Pà Cò và mô hình trồng bảo tồn chuyển chỗ (ex situ) tại Thuận Châu (Sơn La) từ nguồn cây hom 12 tháng tuổi.
  3. Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý có tính khả thi cao nhằm bảo tồn bền vững nguồn gen loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại khu vực Tây Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của luận án:
    • Do số lượng cây mẹ gieo giống trong tự nhiên rất ít, mùa quả chín ngắt quãng và hạt thường bị động vật ăn hoặc rụng sớm khi phôi chưa hoàn thiện, luận án chưa thể thu thập đủ hạt để thực hiện các nghiên cứu so sánh nhân giống hữu tính quy mô lớn.
    • Các mô hình thử nghiệm trồng bảo tồn in situ và ex situ mới dừng lại ở giai đoạn đánh giá sinh trưởng bước đầu trên nguồn cây hom 12 tháng tuổi, do giới hạn về thời gian thực hiện luận án tiến sĩ.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Tiếp tục theo dõi lâu dài động thái sinh trưởng, khả năng thích nghi và khả năng ra hoa tạo nón của cây trồng trong các mô hình bảo tồn in situ và ex situ.
    • Mở rộng nghiên cứu bảo tồn nguồn gen bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào in vitro và bảo quản lạnh hạt phấn/phôi hạt khi có điều kiện thu mẫu.
    • Điều tra mở rộng các quần thể phân bố tiềm năng khác tại các tỉnh lân cận thuộc vùng Tây Bắc và Đông Bắc.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng và tham khảo:
    • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên: Chuyên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng, Sinh học thực vật, Bảo tồn đa dạng sinh học có thể sử dụng phương pháp luận, quy trình phân tích ISSR và kỹ thuật giâm hom làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
    • Giảng viên, nhà nghiên cứu: Bổ sung tư liệu giảng dạy thực vật rừng hạt trần quý hiếm và xây dựng các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về sinh lý học, di truyền học cá thể cây rừng.
    • Ban quản lý rừng đặc dụng và Chi cục Kiểm lâm: Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha, Khu BTTN Hang Kia – Pà Cò, Vườn quốc gia Hoàng Liên, Tam Đảo, Ba Vì, Pù Luông ứng dụng trực tiếp các giải pháp kỹ thuật mở tán hỗ trợ tái sinh và quy trình giâm hom để nhân rộng loài.
    • Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cục Lâm nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn làm căn cứ phân hạng mức độ bảo tồn, xây dựng chương trình bảo tồn nguồn gen thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm cấp quốc gia.
  • Phần nội dung đáng tham khảo nhất: Quy trình xử lý chất điều hòa sinh trưởng trong nhân giống giâm hom (Chương 3), phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng ISSR (Chương 2 và 3), và các giải pháp lâm sinh can thiệp hỗ trợ tái sinh tại chỗ.

Câu hỏi thường gặp

1. Chu kỳ vật hậu ra nón và chín của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp diễn ra như thế nào tại Sơn La và Hòa Bình?

Theo số liệu theo dõi thực địa liên tục từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020 của luận án, loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp có chu kỳ vật hậu kéo dài 2 năm. Nón non bắt đầu xuất hiện vào khoảng tháng 11 năm trước (ghi nhận tháng 11/2018), phát triển qua mùa đông và chín thành thục chuyển sang màu đỏ mọng vào khoảng tháng 4 đến tháng 7 năm tiếp theo (ghi nhận tháng 4/2019).

2. Chỉ thị phân tử ISSR đã làm sáng tỏ điều gì về đa dạng di truyền của loài?

Phân tích ISSR trên các mẫu lá thu từ 3 quần thể tại Sơn La và Hòa Bình cho thấy mức độ đa hình di truyền rõ rệt. Phân tích phương sai phân tử (AMOVA) chỉ ra biến dị di truyền tồn tại chủ yếu giữa các quần thể do sự chia cắt địa lý của các rặng núi đá vôi; biểu đồ PCoA và sơ đồ hình cây phân tách các cá thể thành các nhánh di truyền độc lập tương ứng với từng vùng phân bố tự nhiên.

3. Những yếu tố kỹ thuật nào quyết định thành công khi giâm hom cành Dẻ tùng sọc trắng hẹp?

Khảo nghiệm của luận án xác định 3 yếu tố then chốt: (1) Sử dụng hom cành bánh tẻ 1 năm tuổi xử lý bằng chất điều hòa sinh trưởng IAA hoặc IBA ở nồng độ thích hợp; (2) Thời vụ giâm hom tốt nhất vào vụ Thu Đông / cuối Đông đầu Xuân khi thời tiết mát mẻ; (3) Sử dụng giá thể ruột bầu tơi xốp, giữ ẩm tốt và thoát nước nhanh để kích thích tạo mô sẹo và rễ cám.

4. Các mô hình trồng thử nghiệm bảo tồn được triển khai cụ thể ở những đâu?

Mô hình bảo tồn tại chỗ (in situ) được bố trí trồng bổ sung dưới tán rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha (huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La) và Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò (huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình). Mô hình bảo tồn chuyển chỗ (ex situ) được triển khai tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La bằng nguồn cây giống giâm hom 12 tháng tuổi.

5. Nguyên nhân chính khiến loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tái sinh tự nhiên kém là gì?

Số lượng cây mẹ gieo giống trong tự nhiên còn quá ít; hạt khó thu hái và dễ bị sinh vật ăn hạt phá hoại; tầng thảm tươi dày đặc cùng độ tàn che tán rừng quá lớn ($> 0,8 - 0,9$) khiến cây con giai đoạn sau mạ ($H > 50\text{ cm}$) bị thiếu ánh sáng quang hợp, dẫn đến tỷ lệ chết cao và không thể chuyển tiếp lên tầng cây cao.


Kết luận

Luận án tiến sĩ của Lưu Thế Trung là công trình nghiên cứu hệ thống và toàn diện về cơ sở khoa học bảo tồn loài cây hạt trần quý hiếm Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia) tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa điều tra lâm học truyền thống, phân tích giải phẫu, sinh học phân tử ISSR và thực nghiệm lâm sinh, tác giả đã làm rõ đặc điểm sinh học, vật hậu chu kỳ 2 năm, cấu trúc di truyền quần thể, đồng thời chuẩn hóa thành công quy trình nhân giống bằng giâm hom cành. Kết quả khảo nghiệm các mô hình bảo tồn in situ tại Xuân Nha, Hang Kia và bảo tồn ex situ tại Thuận Châu đã cung cấp luận cứ thực tiễn vững chắc phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững nguồn gen loài thực vật đặc hữu này tại Việt Nam.