Luận án tiến sĩ nghiên cứu phân lập và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hoạt chất từ một số loài thực vật và nấm nội sinh thực vật

Luận án tiến sĩ nghiên cứu phân lập và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hợp chất từ thực vật và nấm nội sinh, góp phần vào y học và bảo vệ sức khỏe.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Dương Ngọc Tú
• Trường học: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Hóa học hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Phân Lập Và Thử Nghiệm Hoạt Tính Sinh Học Của Các Hoạt Chất Từ Một Số Loài Thực Vật Và Nấm Nội Sinh Thực Vật
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC SƠ ĐỒ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Côn trùng, nấm bệnh gây hại và vai trò của thuốc bảo vệ thực vật
• 1.2. Xu hướng thay thế thuốc BVTV hóa học bằng thuốc BVTV gốc sinh học
• 1.2.1. Thuốc BVTV sinh học chiết xuất từ nguyên liệu thực vật
• 1.2.1.1. Thuốc BVTV thảo mộc trừ sâu
• 1.2.1.2. Thuốc BVTV thảo mộc trừ nấm bệnh
• 1.2.1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng thuốc BVTV thảo mộc ở Việt Nam
• 1.2.2. Nấm nội sinh thực vật và triển vọng tìm kiếm các hoạt chất BVTV sinh học thế hệ mới
• 1.2.2.1. Khái niệm nấm nội sinh thực vật
• 1.2.2.2. Triển vọng nghiên cứu và phát hiện các hoạt chất mới từ nấm nội sinh thực vật
• 1.3. Giới thiệu về loài Ngâu ta (Aglaia duperreana Pierre), Gội ổi (Aglaia oligophylla Miq.), Trầu không (Piper betle L.) và Nghệ vàng (Curcuma longa L.)
• 1.3.1. Thực vật học
• 1.3.2. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.1. Mẫu thực vật
• 2.2. Phương pháp thu hái mẫu thực vật, lưu tiêu bản mẫu, xác định tên khoa học, lập hồ sơ lưu trữ
• 2.3. Phương pháp xử lý và chiết mẫu thực vật
• 2.4. Phương pháp chiết sinh khối nấm nội sinh thực vật
• 2.5. Phương pháp định danh bằng PCR giải trình tự gene vùng ITS
• 2.6. Phương pháp phân lập các hợp chất từ mẫu nghiên cứu
• 2.6.1. Sắc ký lớp mỏng (TLC)
• 2.7. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học
• 2.8. Các phương pháp thử sàng lọc hoạt tính trừ sâu và nấm bệnh của dịch chiết, phân đoạn và chất sạch trong phòng thí nghiệm
• 2.8.1. Phương pháp thử sàng lọc hoạt tính trừ sâu của dịch chiết, phân đoạn và chất sạch trong phòng thí nghiệm
• 2.8.2. Phương pháp thử sàng lọc hoạt tính trừ nấm của dịch chiết, phân đoạn chiết, chất sạch trong phòng thí nghiệm
• 2.9. Phương pháp phân lập và nuôi cấy nấm nội sinh từ thực vật
• 2.10. Thực nghiệm phân lập nấm nội sinh từ các mẫu thực vật
• 2.10.1. Phân lập nấm nội sinh cây nghệ vàng (Curcuma longa L.)
• 2.10.2. Phân lập nấm nội sinh từ cây ngâu ta (Aglaia dupenrreana)
• 2.10.3. Phân lập nấm nội sinh từ lá cây trầu không (Piper betle L.)
• 2.11. Thực nghiệm phân lập thành phần hóa học từ thực vật và nấm nội sinh thực vật
• 2.11.1. Phân lập các hợp chất từ vỏ cây Ngâu ta (Aglaia duperreana)
• 2.11.2. Phân lập các hợp chất từ lá cây Gội ổi (Aglaia oligophylla)
• 2.11.3. Phân lập các hợp chất từ củ Nghệ vàng (Curcuma longa)
• 2.11.4. Phân lập các hợp chất từ lá cây Trầu không (Piper betle L.)
• 2.11.5. Phân lập các hợp chất từ nấm nội sinh cây Ngâu ta (nấm M.)
• 2.11.6. Phân lập các hợp chất từ nấm nội sinh cây nghệ vàng (nấm F.)
• 2.11.7. Phân lập các hợp chất từ nấm nội sinh cây Trầu không (nấm F.)
• 2.12. Thử hoạt tính trừ sâu và nấm bệnh của các mẫu dịch chiết, phân đoạn và chất sạch
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân lập thực vật và định danh các chủng nấm nội sinh thực vật
• 3.2. Kết quả khảo nghiệm hoạt tính trừ sâu và kháng nấm của các dịch chiết tổng, phân đoạn dịch chiết tổng và chất sạch thực vật, nấm nội sinh thực vật
• 3.3. Kết quả nghiên cứu các thành phần hóa học của thực vật và nấm nội sinh thực vật
• 3.3.1. Thành phần hóa học cây Ngâu (A. dupperreana) và Gội ổi (A. oligophylla)
• 3.3.2. Thành phần hóa học cây nghệ vàng (Curcuma longa L.)
• 3.3.3. Thành phần hóa học của cây Trầu không (Piper betle L.)
• 3.3.4. Thành phần hóa học nấm nội sinh M. hawaiiensis từ cây Ngâu
• 3.3.5. Thành phần hóa học nấm nội sinh F. oxysporum cây Nghệ vàng
• 3.3.6. Thành phần hóa học nấm nội sinh F. sonani của Trầu không
• 3.4. Mối tương quan về thành phần hợp chất tự nhiên với hoạt tính sinh học thực vật và nấm nội sinh thực vật
• 3.4.1. Mối tương quan giữa các hợp chất tự nhiên với hoạt tính sinh học cây Ngâu và nấm nội sinh cây Ngâu
• 3.4.2. Mối tương quan giữa các hợp chất tự nhiên với hoạt tính sinh học cây Nghệ vàng và nấm nội sinh cây Nghệ vàng
• 3.4.3. Mối tương quan giữa các hợp chất tự nhiên với hoạt tính sinh học cây Trầu không và nấm nội sinh cây Trầu không
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Từ Thực Vật

Nâng cao chất lượng cuộc sống đòi hỏi sản phẩm nông nghiệp an toàn. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), chủ yếu là hóa chất độc hại, tạo ra vòng luẩn quẩn. Cần tìm kiếm giải pháp phòng trừ sâu bệnh hiệu quả, thân thiện với môi trường. Các biện pháp sinh học, như thuốc BVTV gốc sinh học, đang trở thành hướng đi chủ đạo. Ưu điểm của chúng là ít độc hại, bảo vệ cân bằng sinh học, và mau phân hủy. Nguyên liệu thường có sẵn, chi phí sản xuất thấp, mang lại hiệu quả cao cho người dân. Nấm nội sinh thực vật (NSTV) sống trong tế bào thực vật mà không gây hại, thậm chí còn thúc đẩy tăng trưởng. Chúng bảo vệ cây khỏi yếu tố bất lợi và mầm bệnh. Nghiên cứu đặt ra câu hỏi về nguồn gốc các hoạt chất quý giá: do cây, do nấm, hay do mối quan hệ tương sinh? Nhiều nghiên cứu cho thấy chất biến dưỡng của nấm NSTV có khả năng trị liệu trên nhiều loại mầm bệnh. Nấm NSTV được coi là nguồn tài nguyên vô tận cho công nghệ sinh học - dược phẩm.

1.1. Vai Trò Của Thuốc Bảo Vệ Thực Vật Sinh Học

Thuốc BVTV sinh học (BVTVSH) có nhiều ưu điểm vượt trội so với thuốc BVTV hóa học. Chúng ít độc hại với người và sinh vật có ích, bảo vệ cân bằng sinh học tự nhiên. Thuốc BVTVSH mau phân hủy, ít để lại dư lượng độc trên nông sản, phù hợp với nông sản yêu cầu độ sạch cao. Nguyên liệu tạo thuốc BVTVSH thường có sẵn, chi phí sản xuất thấp, giúp tiết kiệm chi phí cho người dân. Với những lợi ích này, thuốc BVTVSH giúp người nông dân canh tác bền vững hơn. Theo tài liệu gốc, việc sử dụng thuốc BVTVSH giúp bảo vệ sự cân bằng sinh học và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Của Nấm Nội Sinh Thực Vật

Nấm nội sinh thực vật (NSTV) là nguồn tài nguyên vô tận chưa được khai thác hết. Thống kê cho thấy 51% hợp chất có hoạt tính phân lập từ nấm NSTV là hợp chất mới. Các hợp chất này có tiềm năng lớn trong y tế và nông nghiệp, với giá thành sản xuất rẻ và cấu trúc đa dạng. Khai thác nấm NSTV giúp tránh khai thác cạn kiệt tài nguyên thực vật, bảo tồn đa dạng sinh học. Việt Nam có tiềm năng đa dạng sinh học lớn, với nhiều loài thực vật đặc hữu. Cần khai thác nguồn tài nguyên này kết hợp với công nghệ hiện đại để tạo ra sản phẩm giá trị cao. Theo tài liệu gốc, nấm NSTV có khả năng sản sinh ra các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Thực Vật

Mặc dù có tiềm năng lớn, việc nghiên cứu và ứng dụng hoạt tính sinh học từ thực vật và nấm nội sinh vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Cần có quy trình sàng lọc, phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất hiệu quả. Việc thử nghiệm hoạt tính sinh học cần được thực hiện một cách bài bản, từ in vitro đến in vivo. Quan trọng là phải đảm bảo an toàn sinh học và tuân thủ đạo đức nghiên cứu. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và nhà quản lý để đưa kết quả nghiên cứu vào thực tiễn. Việc bảo tồn đa dạng sinh học và khai thác bền vững nguồn tài nguyên thực vật và nấm cũng là một thách thức lớn. Theo tài liệu gốc, việc nghiên cứu hoạt tính sinh học đòi hỏi sự đầu tư về cơ sở vật chất, trang thiết bị và nguồn nhân lực.

2.1. Vấn Đề Về Phân Lập Và Định Danh Nấm Nội Sinh

Việc phân lập và định danh nấm nội sinh đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn cao. Cần có phương pháp phân lập hiệu quả để thu được các chủng nấm thuần khiết. Định danh nấm nội sinh cần dựa trên cả đặc điểm hình thái và phân tích gene. Việc xây dựng bộ gene tham khảo cho các loài nấm nội sinh ở Việt Nam còn hạn chế. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học trong và ngoài nước để giải quyết vấn đề này. Theo tài liệu gốc, việc định danh nấm nội sinh bằng phương pháp PCR giải trình tự gene vùng ITS là một phương pháp hiệu quả.

2.2. Khó Khăn Trong Thử Nghiệm Hoạt Tính Sinh Học

Thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hợp chất từ thực vật và nấm nội sinh đòi hỏi quy trình chuẩn hóa. Cần có các mô hình thử nghiệm in vitro và in vivo phù hợp. Việc đánh giá độc tính tế bào và an toàn sinh học là rất quan trọng. Cần có sự phối hợp giữa các nhà sinh học, hóa học và dược học để đánh giá toàn diện hoạt tính sinh học của các hợp chất. Theo tài liệu gốc, việc thử nghiệm hoạt tính trừ sâu và kháng nấm cần được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Hoạt Chất Từ Thực Vật Nấm

Để khai thác hoạt tính sinh học từ thực vật và nấm nội sinh, cần có phương pháp chiết xuất hiệu quả. Các phương pháp chiết xuất truyền thống như ngâm, sắc, chiết Soxhlet vẫn được sử dụng. Tuy nhiên, các phương pháp chiết xuất hiện đại như chiết xuất bằng siêu âm, vi sóng, CO2 siêu tới hạn đang ngày càng được ưa chuộng. Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp phụ thuộc vào đặc tính của thực vật, nấm và hợp chất mục tiêu. Cần tối ưu hóa các thông số chiết xuất để thu được hiệu suất cao nhất. Theo tài liệu gốc, phương pháp xử lý và chiết mẫu thực vật ảnh hưởng lớn đến thành phần và hoạt tính sinh học của dịch chiết.

3.1. Quy Trình Chiết Xuất Hợp Chất Từ Thực Vật

Quy trình chiết xuất hợp chất từ thực vật thường bao gồm các bước: thu hái mẫu, xử lý mẫu, chiết xuất, cô đặc, phân đoạn và tinh chế. Việc lựa chọn dung môi chiết xuất phù hợp là rất quan trọng. Các dung môi thường được sử dụng bao gồm: nước, ethanol, methanol, ethyl acetate, chloroform. Cần sử dụng các phương pháp sắc ký như sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột (CC) để phân đoạn và tinh chế các hợp chất. Theo tài liệu gốc, sơ đồ phân lập các hợp chất từ vỏ cây Ngâu ta bao gồm nhiều bước sắc ký khác nhau.

3.2. Phương Pháp Chiết Sinh Khối Nấm Nội Sinh Hiệu Quả

Chiết sinh khối nấm nội sinh đòi hỏi quy trình nuôi cấy và chiết xuất đặc biệt. Nấm nội sinh được nuôi cấy trên môi trường phù hợp, sau đó sinh khối được thu hoạch và chiết xuất bằng dung môi hữu cơ. Cần tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để tăng sinh khối và sản lượng hợp chất mục tiêu. Các phương pháp chiết xuất tương tự như chiết xuất thực vật có thể được áp dụng. Theo tài liệu gốc, các bước phân lập và sinh khối nấm nội sinh từ mẫu thực vật cần được thực hiện cẩn thận để tránh nhiễm tạp.

IV. Ứng Dụng Hoạt Tính Sinh Học Trong Nông Nghiệp Bền Vững

Hoạt tính sinh học từ thực vật và nấm nội sinh có tiềm năng ứng dụng lớn trong nông nghiệp bền vững. Các hợp chất có hoạt tính trừ sâu, kháng nấm, kháng khuẩn có thể được sử dụng để thay thế thuốc BVTV hóa học. Các hợp chất có hoạt tính kích thích sinh trưởng có thể được sử dụng để tăng năng suất cây trồng. Việc sử dụng các chế phẩm sinh học từ thực vật và nấm nội sinh giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người. Theo tài liệu gốc, xu hướng thay thế thuốc BVTV hóa học bằng thuốc BVTV gốc sinh học đang ngày càng được quan tâm.

4.1. Phát Triển Thuốc Trừ Sâu Sinh Học Từ Thực Vật

Nhiều loài thực vật chứa các hợp chất có hoạt tính trừ sâu tiềm năng. Các hợp chất này có thể tác động lên hệ thần kinh, hệ tiêu hóa hoặc quá trình sinh trưởng của côn trùng. Việc nghiên cứu và phát triển thuốc trừ sâu sinh học từ thực vật giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Cần có quy trình đánh giá hiệu quả và an toàn của thuốc trừ sâu sinh học trước khi đưa vào sử dụng. Theo tài liệu gốc, thuốc BVTV thảo mộc trừ sâu là một hướng đi đầy triển vọng.

4.2. Ứng Dụng Nấm Nội Sinh Trong Bảo Vệ Thực Vật

Nấm nội sinh có thể bảo vệ thực vật khỏi bệnh tật và côn trùng gây hại. Một số loài nấm nội sinh sản sinh ra các hợp chất có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của mầm bệnh. Một số loài nấm nội sinh có thể kích thích hệ miễn dịch của thực vật, giúp cây trồng chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi. Việc sử dụng nấm nội sinh trong bảo vệ thực vật là một giải pháp thân thiện với môi trường và bền vững. Theo tài liệu gốc, nấm nội sinh thực vật có triển vọng lớn trong việc tìm kiếm các hoạt chất BVTV sinh học thế hệ mới.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Từ Ngâu Nghệ Trầu

Nghiên cứu đã phân lập và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hợp chất từ Ngâu ta, Nghệ vàng, Trầu không và nấm nội sinh của chúng. Kết quả cho thấy các loài thực vật này chứa nhiều hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa. Các nấm nội sinh cũng sản sinh ra các hợp chất có hoạt tính sinh học tương tự. Nghiên cứu đã xác định được cấu trúc của một số hợp chất mới có tiềm năng ứng dụng trong y học và nông nghiệp. Theo tài liệu gốc, nghiên cứu đã phân lập và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hoạt chất từ một số loài thực vật và nấm nội sinh thực vật.

5.1. Thành Phần Hóa Học Của Ngâu Ta Và Nấm Nội Sinh

Nghiên cứu đã xác định thành phần hóa học của cây Ngâu ta (Aglaia duperreana) và nấm nội sinh của nó. Các hợp chất chính được phân lập từ Ngâu ta bao gồm các dẫn xuất của benzophenone, flavonoid và steroid. Nấm nội sinh từ Ngâu ta cũng sản sinh ra các hợp chất tương tự, cho thấy mối quan hệ cộng sinh giữa thực vật và nấm. Theo tài liệu gốc, thành phần hóa học cây Ngâu (A. dupperreana) và Gội ổi (A. oligophylla) đã được nghiên cứu.

5.2. Hoạt Tính Sinh Học Của Nghệ Vàng Và Nấm Nội Sinh

Nghệ vàng (Curcuma longa) nổi tiếng với hoạt chất curcumin có hoạt tính chống oxy hóa, kháng viêm, chống ung thư. Nghiên cứu đã phân lập và xác định các hợp chất khác từ Nghệ vàng, cũng như từ nấm nội sinh của nó. Các hợp chất này có tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh và bảo vệ sức khỏe. Theo tài liệu gốc, thành phần hóa học cây nghệ vàng (Curcuma longa L.) đã được nghiên cứu.

VI. Triển Vọng Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Thực Vật Tương Lai

Nghiên cứu hoạt tính sinh học từ thực vật và nấm nội sinh vẫn còn nhiều tiềm năng chưa được khai thác. Cần tiếp tục tìm kiếm và phân lập các hợp chất mới có hoạt tính sinh học độc đáo. Việc nghiên cứu cơ chế tác dụng của các hợp chất này là rất quan trọng. Cần có sự đầu tư vào công nghệ và trang thiết bị hiện đại để đẩy mạnh nghiên cứu. Việc hợp tác quốc tế và chia sẻ dữ liệu sẽ giúp tăng tốc quá trình khám phá và ứng dụng hoạt tính sinh học. Theo tài liệu gốc, cần hoàn thiện quy trình phân lập, nhân nuôi và khai thác nguồn nấm NSTV.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Về Biến Đổi Sinh Học Hợp Chất Tự Nhiên

Biến đổi sinh học (biotransformation) là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn. Bằng cách sử dụng enzyme hoặc vi sinh vật, các hợp chất tự nhiên có thể được biến đổi thành các hợp chất mới có hoạt tính sinh học cao hơn hoặc có độc tính thấp hơn. Biến đổi sinh học có thể giúp tạo ra các sản phẩm mới có giá trị cao trong y học và nông nghiệp. Theo tài liệu gốc, cần mở rộng sang hướng đối tượng nghiên cứu còn rất mới trên Thế giới cũng như tại Việt Nam là nấm nội sinh thực vật.

6.2. Phát Triển Sản Phẩm Tự Nhiên An Toàn Và Hiệu Quả

Mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu hoạt tính sinh học là phát triển các sản phẩm tự nhiên an toàn và hiệu quả. Các sản phẩm này có thể được sử dụng trong y học, nông nghiệp, thực phẩm và mỹ phẩm. Cần có quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và hiệu quả của sản phẩm. Việc quảng bá và thương mại hóa các sản phẩm tự nhiên cần được thực hiện một cách có trách nhiệm. Theo tài liệu gốc, cần tạo ra các sản phẩm mới, đưa giá trị sử dụng nguồn tài nguyên thực vật Việt Nam lên tầm cao mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Chất lượng cuộc sống của con người ngày càng nâng cao, đòi hỏi các sản phẩm nông nghiệp và môi trường an toàn. Tuy nhiên để giữ vững năng suất, chất lượng nông sản, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, người ta lại phải sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, chủ yếu là các loại thuốc hóa học độc hại, và cứ như vậy vòng luẩn quẩn tăng sản lượng, tăng đầu vào, nguy cơ sản phẩm không an toàn và ô nhiễm môi trường lại tiếp tục diễn ra. Vì vậy việc tìm kiếm các giải pháp phòng trừ sâu bệnh, bảo vệ sản phẩm nông nghiệp dễ sử dụng hơn, có hiệu lực trừ dịch hại cao hơn và thân thiện hơn với môi sinh và môi trường đang được đặt ra với toàn thể nhân loại chúng ta. Từ những thập niên cuối của thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI, các biện pháp sinh học (biological control) bảo vệ sản xuất nông nghiệp ngày càng phát huy tác dụng và dần được xác định là hướng biện pháp chủ đạo trong quản lý dịch hại tổng hợp trong thời gian tới.

Ưu điểm nổi bật nhất của các biện pháp sinh học (ví dụ, thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc sinh học) là hầu như không độc với người và các sinh vật có ích nên có thể bảo vệ được sự cân bằng sinh học trong tự nhiên, ít gây tình trạng bùng phát dịch hại. Bên cạnh đó, thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc sinh học (thuốc BVTVSH, bio-pesticide) còn mau phân hủy trong tự nhiên, ít để lại dư lượng độc trên nông sản và có thời gian cách ly ngắn nên rất thích hợp sử dụng cho các nông sản yêu cầu có độ sạch cao và thời gian bảo quản, sử dụng ngắn như các loại rau củ, hoa quả… Thêm nữa, các nguyên liệu để tạo thuốc BVTVSH thường có sẵn và rất phổ biến ở mọi nơi, mọi lúc. Chi phí sản xuất thuốc BVTVSH thấp hơn so với thuốc BVTV hóa học, do vậy sẽ tiết kiệm hơn cho người dân mà vẫn mang lại hiệu quả cao. Với những lợi ích mang lại, thuốc BVTVSH sẽ giúp người nông dân “thân thiện” hơn với cánh đồng của mình để có thể thụ hưởng lợi ích kinh tế lâu dài từ chính “người bạn” này.

1 Nấm nội sinh thực vật (nấm NSTV, Plant endophytic fungi) là những vi sinh vật sống trong tế bào thực vật mà không gây ra bất kì tác động tiêu cực nào tới cây chủ. Nấm NSTV cũng có thể thúc đẩy tăng trưởng thực vật thông qua các cơ chế khác nhau như sản xuất phytohormones, tổng hợp siderophores, cố định đạm hay qua hỗ trợ phytoremediation. Chúng được xem như là một tác nhân giúp cân bằng hệ vi sinh trên cây chủ nhằm ngăn chặn những tác nhân vi sinh gây bệnh. Ngoài việc bảo vệ cây chống lại một số yếu tố bất lợi như động vật ăn cỏ hoặc côn trùng, nhiều hoạt chất được sinh ra từ nấm NSTV cũng đã được quan sát, theo dõi và được kết luận về khả năng ngăn chặn, kìm hãm hay diệt nhiều mầm bệnh khác nhau xâm nhập mô thực vật.

Trước thực tế này, một câu hỏi được đặt ra rằng các hoạt chất quý giá này do chính cây sản xuất, do nấm NSTV sản xuất hay là kết quả của mối quan hệ tương sinh của các nấm NSTV có ích trong mô thực vật và cây chủ sinh ra. Nhiều tài liệu nghiên cứu cho thấy một số chất biến dưỡng của nấm NSTV không những tác động trên những mầm bệnh thực vật mà còn có khả năng trị liệu trên vi khuẩn, nấm, virus và những sinh vật đơn bào gây bệnh cho người và động vật. Vì vậy, nấm NSTV hiện đang được nghiên cứu sâu và rộng trên thế giới và được coi như là nguồn tài nguyên vô tận chưa khám phá hết với ngành công nghệ sinh học - dược phẩm. Kết quả thống kê gần đây, với ước lượng 51% số hợp chất có hoạt tính được phân lập từ các chủng nấm NSTV là hợp chất mới, đã cho thấy tiềm năng nghiên cứu và ứng dụng vô cùng to lớn của nấm NSTV.

Các hợp chất do nấm NSTV sản sinh ra là con đường quan trọng để giải quyết nhu cầu thuốc mới trong y tế, nông nghiệp vì giá thành sản xuất rẻ, sự phong phú về cấu trúc (xanthones, anthraquinones, pestalotheols, octadrides, dihydroxyanthones, pyrenocine, steroids.) với rất nhiều hoạt tính mới [2,3]. Điều quan trọng nữa là nếu có thể khai thác được nguồn nguyên liệu từ nấm NSTV sẽ tránh được việc khai thác cạn kiệt nguồn 2 tài nguyên thực vật, làm mất sự đa dạng sinh học và đe dọa tuyệt chủng các loài thực vật quý hiếm, gây hậu quả xấu tới môi trường tự nhiên. Việt Nam vẫn nổi tiếng thế giới về tiềm năng đa dạng sinh học cac loài thực vật, với trên 12.000 loài thực vật bậc cao, không kể các loài nấm, tảo, rêu. rất nhiều loài là đặc hữu của Việt Nam.

Những công bố liên tục trong những năm gần đây của các đoàn khảo sát, chuyên gia Việt Nam và quốc tế về việc phát hiện các loài động thực vật mới tại Việt Nam càng khẳng định giá trị tiềm ẩn vô tận của nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá này. Từ kho tàng kinh nghiệm dân gian, chúng ta đã có rất nhiều kinh nghiệm trong việc nghiên cứu, tìm tòi, phát hiện và kết hợp tài tình các nguyên liệu thực vật đa dạng thành các bài thuốc dân gian hết sức quý giá, vô cùng đặc sắc, có hiệu quả đặc biệt trong việc chữa bệnh, năng cao sức khỏe con người, bảo vệ mùa màng, diệt trừ sâu bệnh, côn trùng, động vật gây hại. Với trình độ phát triển khoa học công nghệ hiện nay, cần thiết phải tiếp tục tim tòi, nghiên cứu, chọn lọc kinh nghiệm dân gian, khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên kết hợp với sự hỗ trợ của công nghệ, thiết bị hiện đại để tạo ra các sản phẩm mới, đưa giá trị sử dụng nguồn tài nguyên thực vật Việt Nam lên tầm cao mới, có giá trị hơn, hiệu quả hơn, được đánh giá cao cả về hàm lượng khoa học công nghệ cũng như giá trị sử dụng. Triển khai tiếp chương trình hợp tác quốc tế giữa Viện Hóa học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và Viện Sinh dược và Công nghệ sinh học (Đại học Tổng hợp Heirich-Heine Duesseldorf, CHLB Đức) về việc nghiên cứu hệ thực vật Việt Nam để sàng lọc, phát hiện các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học, có tiềm năng sử dụng để chế tạo chế phẩm trừ sâu và nấm bệnh hại cây trồng, cũng như mở rộng sang hướng đối tượng nghiên cứu còn rất mới trên Thế giới cũng như tại Việt Nam là nấm nội sinh thực vật, chúng tôi đề xuất đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu phân lập và thử nghiệm hoạt tính sinh học của các hoạt chất từ một số loài thực vật và nấm nội sinh thực vật” trên 3 bốn (04) loài thực vật Việt Nam bao gồm Ngâu ta (Aglaia duperreana Pierre), Gội ổi (Aglaia oligophylla Miq.), Trầu không (Piper betle L.), Nghệ vàng (Curcuma longa L.) và ba (03) chủng nấm nội sinh phân lập từ cây Ngâu ta, nghệ vàng và trầu không.

Đề tài nghiên cứu có tính khoa học, tính thực tiễn và tính thời sự, được thực hiện với mục tiêu là sàng lọc, phát hiện, chiết xuất, xác định cấu trúc các chất có tiềm năng sử dụng làm thuốc trừ sâu và nấm bệnh hại cây. Các nội dung nghiên cứu của Luận án bao gồm: - Chiết tách, xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ thành phần của bốn loài thực vật có tiềm năng trừ sâu và nấm bệnh hại cây. - Phân lập nấm nội sinh từ các mẫu thực vật, chiết tách, xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ thành phần. - Thử nghiệm hoạt tính trừ sâu và nấm bệnh của các chiết phẩm và cachợp chất hữu cơ thành phần.

- Hoàn thiện quy trình phân lập, nhân nuôi và khai thác nguồn nấm NSTV như là một hướng đi mới nhanh hơn và hiệu quả hơn, một nguồn tài nguyên vô tận mới để phát hiện các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học có giá trị cao tại Việt Nam. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Côn trùng, nấm bệnh gây hại và vai trò của thuốc bảo vệ thực vật Theo nghiên cứu của nhà côn trùng học Xô viết N.000 loài côn trùng có hại cho con người, động vật và thực vật. Số lượng chủng vi sinh vật (nấm bệnh) có hại cũng không ít hơn.

Các số liệu thống kê cho thấy côn trùng và vi sinh vật có hại đã gây thiệt hại rất lớn cho sản xuất nông nghiệp, với ước tính khoảng 1/3 tổng sản lượng lương thực toàn cầu đã bị mất hàng năm do côn trùng và nấm bệnh, và thực tế nếu côn trùng và nấm bệnh gây hại đã không được nghiên cứu và khống chế một cách hệ thống thì mức độ thiệt hại còn lớn hơn rất nhiều (ước tính tới 37% tổng sản lượn khoai tây, 22% tổng sản lượng cải bắp, 10% tổng sản lượng táo và 9% sản lượng tổng đào quả toàn cầu sẽ bị hư hại) [1]. Tại Trung quốc, có 1.648 loại tác nhân có hại cho mùa màng, trong đó có 724 loại nhân tố thực vật có hại, 838 loại côn trùng, mối mọt, 64 loại cỏ dại và 22 loài gặm nhấm. Nếu không sử dụng thuốc BVTV, tổng sản lượng hoa quả, rau màu và ngũ cốc sẽ bị mất tương ứng lần lượt là 78%, 54% và 32%. Sử dụng thuốc BVTV tại Trung Quốc đã góp phần giúp nước này thu được thêm 89,44 triệu tấn ngũ cốc, 1,65 triệu tấn bông, 2,53 triệu tấn hạt lấy dầu và 78 triệu tấn rau màu [2].

Theo đánh giá của Viện Lúa quốc tế (IRRI), côn trùng và nấm bệnh gây thiệt hại khoảng 37% tổng sản lượng lúa thu hoạch hàng năm trên toàn cầu. Một trong những trường hợp nấm gây bênh nổi tiếng nhất, thiệt hại nghiêm trọng nhất trong lịch sử trồng trợt thế giới là bệnh Panama do chủng nấm Fusarium cubense gây ra trên cây chuối. Bệnh Panama đã gần như xóa sổ ngành nông nghiệp trồng chuối tại Châu Mỹ La tinh những năm đầu thế kỷ 20. Những căn bệnh mới do nấm gây ra tiếp tục đe dọa xóa sổ ngành công nghiệp trồng chuối trị giá 11 tỷ USD trên toàn cầu [3].

5 Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) đã tạo thêm được 1/3 tổng sản lượng nông sản toàn cầu. Nếu không có thuốc BVTV, sản lượng hoa quả, rau màu và ngũ cốc toàn cầu có thể bị thiệt hại tới 78%, 54% và 32% [4]. Tại Mỹ, cứ 1 USD bỏ ra cho thuốc BVTV sẽ thu về 4 USD sản lượng thu hoạch.