Nghiên cứu phân loại và bảo tồn chi Mộc hương Aristolochia ở Việt Nam - Lại Việt Hưng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chuyên sâu phân loại và bước đầu xác định giá trị bảo tồn các loài thuộc chi Mộc Hương (Aristolochia L.) tại Việt Nam.

• Tác giả: Lại Việt Hưng
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Văn Trường
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Thực vật học
• Đề tài: Nghiên cứu phân loại và bước đầu xác định giá trị bảo tồn các loài thuộc chi Mộc hương (Aristolochia L.) ở Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chi Mộc hương ở Việt Nam

Chi Mộc hương (Aristolochia L.) thuộc họ Aristolochiaceae là nhóm thực vật có giá trị dược liệu cao. Chi này phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, nghiên cứu về chi Mộc hương bắt đầu từ đầu thế kỷ XX với các công trình của các nhà thực vật học Pháp. Công tác phân loại chi này vẫn còn nhiều bất cập và thiếu hệ thống thống nhất. Luận văn của Lại Việt Hưng (2020) đã tiến hành phân loại và bước đầu xác định giá trị bảo tồn các loài thuộc chi Mộc hương tại Việt Nam. Kết quả chỉ ra rằng ở Việt Nam chi Aristolochia gồm 2 phân chi với 25 loài. Các loài phân bố rải rác từ Bắc vào Nam, tập trung nhiều ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Nhiều loài có giá trị dược liệu được sử dụng trong y học cổ truyền. Tuy nhiên, một số loài đang đối mặt với nguy cơ suy giảm số lượng do mất sinh cảnh sống nghiêm trọng.

1.1. Lịch sử nghiên cứu chi Mộc hương trên thế giới

Chi Mộc hương (Aristolochia L.) được Carl Linnaeus mô tả lần đầu năm 1753. Qua nhiều thế kỷ, các nhà thực vật học liên tục bổ sung và hoàn thiện hệ thống phân loại. Smith (1935) đề xuất chia chi thành 3 phân chi dựa trên đặc điểm hình thái. Nghiên cứu di truyền phân tử của Wanke (2006) trên vùng gen trnK-matK đã xác nhận hệ thống phân loại này. Hiện nay, chi Aristolochia gồm khoảng 500 loài phân bố toàn cầu, tập trung chủ yếu ở vùng nhiệt đới.

1.2. Tình hình nghiên cứu chi Mộc hương tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về chi Mộc hương bắt đầu từ thời kỳ thuộc địa với các mẫu vật thu thập bởi nhà thực vật học Pháp. Các công trình tiêu biểu bao gồm nghiên cứu của Do và Luu về các loài mới ở Nam Bộ. Đến năm 2020, luận văn của Lại Việt Hưng đã tổng hợp và hệ thống hóa toàn bộ kiến thức về chi này. Kết quả ghi nhận 25 loài thuộc 2 phân chi, trong đó nhiều loài lần đầu được mô tả chi tiết về hình thái học.

II. Phân tích đặc điểm hình thái và phân loại chi Mộc hương

Đặc điểm hình thái đóng vai trò quan trọng trong phân loại các loài thuộc chi Mộc hương. Các loài trong chi này chủ yếu là dây leo hoặc bụi trườn, chiều dài có thể đạt tới 30 mét. Hệ rễ đa dạng, từ dạng chùm đến dạng củ hình trứng hay hình cầu. Thân và vỏ có đặc điểm riêng biệt giữa hai phân chi. Hoa có cấu trúc đặc biệt với bao hoa uốn cong và cánh môi hình bầu dục. Bộ nhị nhụy hợp thành gynostemium hình trụ với 6 thùy nhọn. Quả dạng nang chứa nhiều hạt hình tim dẹt. Lá có hình dạng biến đổi đáng kể giữa các loài, từ hình trứng đến hình mũi mác. Gân lá thường dạng chân vịt hoặc lông chim. Cụm hoa dạng xim mọc ở nách lá. Các đặc điểm này tạo thành cơ sở vững chắc cho hệ thống phân loại chi Mộc hương tại Việt Nam.

2.1. Đặc điểm hình thái phân biệt các phân chi

Phân chi Aristolochia gồm các loài dây leo quấn, có hệ rễ chùm và hoa mọc ở nách lá. Phân chi Siphisia đặc trưng bởi dạng bụi trườn thân gỗ, hệ rễ dạng củ hình trứng thuôn hay hình cầu. Sự khác biệt về dạng sống và hệ rễ là tiêu chí quan trọng để phân biệt hai phân chi. Ngoài ra, cấu trúc bao hoa và gynostemium cũng có những điểm khác biệt đáng kể giữa hai nhóm này.

2.2. Hệ thống phân loại theo phân chi và loài

Dựa trên hệ thống của Smith (1935) kết hợp nghiên cứu di truyền phân tử, chi Mộc hương ở Việt Nam được chia thành 2 phân chi. Phân chi Aristolochia chiếm đa số với các loài như A. pothieri, A. acuminata, A. tuberosa. Phân chi Siphisia ít loài hơn nhưng có giá trị dược liệu cao. Mỗi loài được phân biệt dựa trên tổ hợp đặc điểm hình thái về lá, hoa, quả và dạng sống đặc trưng.

III. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá giá trị bảo tồn

Phương pháp nghiên cứu trong luận văn kết hợp nhiều kỹ thuật đa dạng. Phương pháp hình thái so sánh được sử dụng để phân loại và định danh các loài chính xác. Mẫu vật được thu thập từ nhiều tỉnh thành trên cả nước trong nhiều đợt điều tra. Việc đánh giá giá trị bảo tồn sử dụng thang đánh giá mức độ nguy cấp của IUCN (2007). Kết quả điều tra thực tế được kết hợp với các nghiên cứu trước đó để đưa ra đánh giá toàn diện. Các tiêu chí đánh giá bao gồm phạm vi phân bố, diện tích sinh cảnh, chất lượng sinh cảnh và số lượng quần thể. Phương pháp này giúp xác định mức độ đe dọa của từng loài một cách khoa học. Từ đó đề xuất các biện pháp bảo tồn phù hợp cho từng nhóm loài. Nghiên cứu cũng xem xét giá trị dược liệu để phục vụ mục đích phát triển bền vững nguồn tài nguyên thiên nhiên.

3.1. Phương pháp hình thái so sánh trong phân loại

Phương pháp hình thái so sánh dựa trên việc thu thập và phân tích mẫu vật thực vật từ các tỉnh thành trên cả nước. Các đặc điểm được ghi nhận bao gồm dạng sống, hình dạng lá, cấu trúc hoa, quả và hạt. Mẫu vật được so sánh với tiêu bản mẫu tại các bảo tàng thực vật trong nước và quốc tế. Quá trình định danh sử dụng khóa phân loại và tài liệu tham khảo chuyên ngành. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác trong phân loại các taxon thuộc chi Mộc hương.

3.2. Thang đánh giá mức độ nguy cấp theo tiêu chuẩn IUCN

Thang đánh giá mức độ nguy cấp của IUCN (2007) là tiêu chuẩn quốc tế được áp dụng trong nghiên cứu này. Các mức đánh giá bao gồm: Cực kỳ nguy cấp (CR), Nguy cấp (EN), Sắp nguy cấp (VU), Ít quan tâm (LC) và Thiếu dữ liệu (DD). Việc đánh giá dựa trên tiêu chí về phạm vi phân bố, số lượng cá thể trưởng thành và xu hướng suy giảm quần thể. Kết quả đánh giá giúp xác định ưu tiên bảo tồn cho từng loài thuộc chi Mộc hương tại Việt Nam.

IV. Kết luận và ứng dụng trong bảo tồn đa dạng sinh học

Nghiên cứu đã đạt được nhiều kết quả quan trọng về phân loại và bảo tồn chi Mộc hương tại Việt Nam. Hệ thống phân loại gồm 2 phân chi với 25 loài đã được xây dựng hoàn chỉnh và khoa học. Khóa phân loại chi tiết giúp định danh chính xác các loài trong điều kiện thực địa. Nhiều loài có giá trị dược liệu cao được ghi nhận như A. tuberosa, A. pothieri, A. acuminata. Một số loài đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng do mất sinh cảnh sống nghiêm trọng. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học. Các khuyến nghị bảo tồn bao gồm bảo vệ sinh cảnh sống, xây dựng khu bảo tồn và phát triển chương trình nhân giống. Nghiên cứu mở ra hướng phát triển bền vững nguồn tài nguyên dược liệu quý giá của Việt Nam.

4.1. Kết quả nghiên cứu chính về hệ thống phân loại

Luận văn đã xây dựng hệ thống phân loại hoàn chỉnh cho chi Mộc hương ở Việt Nam với 25 loài thuộc 2 phân chi. Khóa phân loại chi tiết được thiết lập dựa trên các đặc điểm hình thái phân biệt rõ ràng. Nhiều loài được mô tả chi tiết lần đầu tiên về mặt hình thái học tại Việt Nam. Các mẫu vật tiêu chuẩn được lưu giữ tại Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam để phục vụ nghiên cứu lâu dài. Kết quả này đóng góp quan trọng vào kho tàng tri thức về đa dạng thực vật Việt Nam.

4.2. Ứng dụng trong công tác bảo tồn và phát triển bền vững

Kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Về bảo tồn, dữ liệu về phân bố và mức độ nguy cấp giúp xây dựng chiến lược bảo tồn hiệu quả. Về y dược, thông tin về các loài có giá trị dược liệu hỗ trợ phát triển nguồn thuốc mới từ thiên nhiên. Về giáo dục, tài liệu nghiên cứu phục vụ đào tạo ngành sinh học và thực vật học. Nghiên cứu cũng đề xuất các biện pháp bảo vệ sinh cảnh sống của các loài nguy cấp tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Phân loại học thực vật giúp chúng ta không những hiểu biết về sự khác nhau của thực vật, mà còn cho ta thấy các mối quan hệ giữa chúng với nhau. Do có mối quan hệ với nhau, nên những taxon có quan hệ họ hàng thường mang nhiều đặc điểm giống nhau về hình thái, sinh thái, về tổng hợp và tích lũy các hợp chất hữu cơ. Do vậy, việc nghiên cứu phân loại học thực vật sẽ giúp ích to lớn cho các ngành khoa học ứng dụng khác như: nông nghiệp, lâm nghiệp, y dược học, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, với đặc điểm địa hình phong phú và đa dạng, 3/4 diện tích đất là đồi núi với độ cao biến động mạnh, có nhiều nguồn tài nguyên thực vật phong phú và đa dạng.

Thống kê gần đây cho thấy, khu hệ thực vật Việt Nam gồm khoảng 10,500 loài thuộc 265 họ thực vật bậc cao. Tuy nhiên phần lớn các họ thực vật chưa được nghiên cứu đầy đủ. Hằng năm, nhiều loài thực vật ở Việt Nam vẫn đang được phát hiện và mô tả mới cho khoa học thế giới. Chi Mộc hương (Aristolochia L.) – họ Mộc hương (Aristolochiaceae) gồm khoảng 600 loài, phân bố rộng khắp vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới [16], [34].

Nhóm này là nguồn thức ăn quan trọng cho sâu non của nhiều loài bướm Phượng họ Papilionidae (Simonsen et al., 2000) [30], và cũng là nhóm chính trong nghiên cứu đồng tiến hóa của sinh giới, đặc biệt mối tương quan giữa bướm-thực vật (Condamine et al. Trên thế giới chi nay được nghiên cứu phân loại ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ như Bắc và Trung Mỹ, Địa Trung Hải, bán đảo Madagascar, khu vực Malesiaca, Nhật Bản, Ấn Độ. Nghiên cứu phân loại chi này cũng được nghiên cứu khá đầy đủ ở một số nước láng giềng của Việt Nam như: Trung Quốc, Thái Lan. Ở Việt Nam, chi này tuy không lớn, nhưng các taxon lại có giá trị trong nghiên cứu khoa học, cũng như trong thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực bảo tồn và y học.

Trước đây, chi Mộc hương ở Việt Nam cũng đã được đề cập đến trong các công trình nghiên cứu chung về hệ thống học và phân loại họ Mộc hương ở trong và ngoài nước, với khoảng 11-13 loài đã được ghi nhận, không có loài mới nào được mô tả từ Việt Nam. Trong giai đoạn 2014 đến 2017, nhiều loài Mộc hương mới được phát hiện và mô tả ở Việt Nam, đưa tổng số loài của chi này tại Việt Nam lên 23 loài. Tuy nhiên, nhưng nghiên cứu đó hoặc đã từ lâu, hoặc danh pháp và vị trí các taxon đã thay đổi, 1 hoặc mới chỉ nghiên cứu mô tả các taxon mới cho khoa học, chưa có một công trình nào nghiên cứu hệ thống học và phân loại đầy đủ toàn bộ chi Mộc hương ở Việt Nam. Để góp phần vào việc nghiên cứu phân loại thực vật Việt Nam, tiến tới phục vụ biên soạn bộ sách “Thực vật chí Việt Nam”, đồng thời để nâng cao sự hiểu biết về các taxon, cũng như góp phần phục vụ công tác nghiên cứu ứng dụng, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phân loại và bước đầu xác định giá trị bảo tồn các loài thuộc chi Mộc hương (Aristolochia L.

Kết quả của đề tài nhằm mục tiêu: Hoàn thành việc phân loại chi Mộc hương ở Việt Nam một cách đầy đủ và có hệ thống, làm cơ sở để biên soạn thực vật chí về họ Mộc hương ở Việt Nam Ngoài ra, những kết quả trong đề tài này cũng mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong xây dựng tài liệu cơ bản về chi Mộc hương tại Việt Nam * Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần bổ sung và hoàn chỉnh vốn tài liệu về phân loại chi Mộc hương (Aristolochia) nói riêng và họ Mộc hương (Aristolochiaceae) nói chung. Đây là tài liệu cơ bản về phân loại chi Mộc hương, phục vụ cho các nghiên cứu sâu hơn. * Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu này sẽ là cơ sở khoa học phục vụ thiết thực cho nghiên cứu Bảo tồn, Y - Dược, Tài nguyên thực vật, Đa dạng sinh học, Bảo vệ môi trường. Lịch sử nghiên cứu và hệ thống học chi Mộc hương (Aristlochia L.) trên thế giới Chi Mộc hương (Aristolochia) là chi lớn nhất của họ Mộc hương (Aristolochiaceae), thuộc bộ Hồ tiêu (Piperales) (Wagner et al.

Chi này được C. Trong đó, tác giả đi sâu phân tích một số đặc điểm hình thái của lá và thân trong chi Mộc hương. Trong cuốn “Systema Nature” (1767), tác giả bổ sung thêm 5 loài so với nghiên cứu đã công bố trước đó, đưa tổng số loài của chi Mộc hương lên 20 loài. Trên cơ sở đặc điểm hình thái và cấu trúc của bộ nhị - nhụy (gynostemium) tác giả lần đầu đề xuất hệ thống học chi Mộc hương, bao gồm 2 nhóm (tương đương phân chi): nhóm gynostemium 3 thùy và nhóm gynostemium 6 thùy.

Trong đó, nhóm gynostemium 3 thùy được chia làm 3 section: Asterolytes, Siphisia và Hexondon; 3 nhóm này phân biệt nhau ở đặc điểm hình thái của ống bao hoa. Nhóm với cấu trúc gynostemium 6 thùy được phân chia thành 2 section: Gymnolobus và Diplolobus dựa vào đặc điểm hình thái của ống bao hoa và cánh môi. Trong quá trình nghiên cứu phân loại họ Mộc hương (Aristolochiaceae), F. Klotzsch (1859) đã xây dựng một hệ thống phân loại mới cho tông Aristolochieae.

Theo đó, tông Aristolochieae gồm 2 phân tông với 05 chi (Aristolochia, Endodeca, Siphisia, Einomeida và Howardia. Trong đó, chi Aristolochia gồm 2 phân chi: Euaristolochia và Podanthemum; chi Siphisia gồm 4 phân chi: Eusiphisia, Nepenthesia, Pentodon và Bracthycalyx [31]. Thống kê các hệ thống học chi Mộc hương (Aristolochia L.) Hệ thống Chi Phân chi Section Subsection phân loại 1. Siphisia thùy Duchartre 3.

Diplolobus Bentham et. Polyanthera Aristolochia Hooker (1880) 3. Cánh môi 2 thùy, phiến lá hình tim B. Cánh môi 2 thùy; phiến lá hình ovan, Schmidt (1935) Aristolochia 1.

Cánh môi hình chuông, 3 thùy hẹp D. Cánh môi 3 thùy có đuôi dài; gốc lá hình ovan đến mác 5 E. Cánh môi hình phễu, với 5 thùy riêng biệt 3. Hexodon Ma (1989) Aristolochia 4.

Pararistolochia 6 Bentham et Hooker (1880), trên cơ sở đặc điểm hình thái và sự khác nhau giữa cấu tạo của bao hoa, tác giả đã phân chia họ Aristolochiaceae trong 5 chi: Asarum, Bragantia, Thottea, Holostylis và Aristolochia. Trong đó chi Aristolochia gồm 4 phân chi: Diplolopus, Polyanthera, Gymnolobus và Siphisia; các phân chi này phân biệt với nhau bởi cấu tạo bao hoa, ống bao hoa và gynostemium [9]. Nghiên cứu hệ thống học, phân bố và phân loại chi này tại khu vực Đông và Đông Á, dựa trên cơ sở các hệ thống phân loại của Duchartre (1854, 1864) và Schmidt (1935), Ma (1989) đã sắp xếp 68 loài Mộc hương ở khu vực Đông và Đông Á trong 3 phân chi: Siphisia, Pararistolochia và Aristolochia. Trong đó phân chi Siphisia gồm 3 nhánh Asterolytes, Siphisia và Hexodon; phân chi Aristolochia gồm 2 nhánh là Gymnolobus và Diplolobus; phân chi Pararistolochia phân bố duy nhất ở khu vực Malaysia và châu Đại Dương (Úc).

Tác giả cũng chỉ ra khu vực phía Nam Trung Quốc là trung tâm đa dạng của chi này, tuy nhiên trong tài liệu chỉ có 6 loài được ghi nhận cho hệ thực vật Việt Nam [11],[23],[24],[25],[26]. Hwang et al. Ngày nay, ứng dụng kĩ thuật sinh học phân tử đã đóng góp đáng kể trong nghiên cứu hệ thống học thực vật, tiến hóa, mối quan hệ phát sinh chủng loại và đa dạng nguồn gen. Trong các phương pháp sinh học phân tử khác nhau đã được sử dụng, giải trình tự DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) đã trở thành ứng dụng rộng rãi, bao gồm số lượng lớn của các trình tự lặp lại trong toàn bộ hệ gen đã được giải mã thông qua các phản ứng chuỗi trùng hợp hay phản ứng khuếch đại gen PCR (Polymerase Chain Reaction) với cặp mồi thích hợp (Hillis et al., 1996; Philip et al.

Mức độ biến đổi trình tự trong vùng gen mã hóa và các vùng đệm - vùng không mã hóa của nhiều gen lục lạp và gen nhân đã được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu hệ thống học và mối quan hệ phát sinh chủng loại ở thực vật (Chase et al., 1993; Clegg et al. Nghiên cứu mối quan hệ phát sinh chủng loại trong phạm vi họ Mộc hương (Aristolochiaceae) hoặc giữa các họ trong bộ Hồ tiêu (Piperales) đã được thực hiện 7 trong suốt hai thập kỉ qua trên cơ sở đặc điểm hình thái hoặc kết hợp giữa đặc điểm 8 hình thái và dữ liệu phân tử. Murata et al. (2001) và Ohi-Toma et al.

Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu phần lớn không thể hiện mối quan hệ phát sinh của các loài được nghiên cứu. Những phân tích về mối quan hệ phát sinh chủng loại của họ Aristolochiaceae hoặc phân họ Aristolochioideae trên cơ sở đặc điểm hình thái học (González & Stevenson, 2002) hay dữ liệu phân tử (trnL intron, trnL-trnF spacer) (Neinhuis et al., 2005) cũng duy nhất bộc lộ đơn phát sinh dòng (monophyly) của một vài chi đã được ghi nhận trước đó[18],[28]. Kể từ khi gene matK có thể dễ dàng nhân bản cùng với phần intron liền kề trnK, vùng trnK-matK đã được sử dụng trong nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài ở chi Aristolochia (Wanke et al. Kết quả nghiên cứu không chỉ ủng hộ quan điểm trước đó khi phân chia chi Aristolochia trong 3 phân chi (Aristolochia, Siphisia và Pararistolochia), và cũng thể hiện mối quan hệ phát sinh loài ở một số nhánh chính (Hình 1.1: Mối quan hệ phát sinh và hệ thống học chi Mộc hương (Aristolochia) (dựa trên nghiên cứu kết hợp đặc điểm hình thái và dữ liệu phân tử của vùng gen trnK-matK (Wanke et al.

Tình hình nghiên cứu chi Mộc hương (Aristolochia L.) ở Việt Nam Chi Mộc hương đã được nghiên cứu khá đầy đủ về mặt hệ thống học và phân loại học ở các nước vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Malesiana và Thái Lan. Tuy nhiên, ở Việt Nam còn thiếu những nghiên cứu phân loại chi Mộc hương một cách có hệ thống. Franchet (1898) là người đầu tiên nghiên cứu chi Mộc hương ở Việt Nam và vùng lân cận, tác giả đã mô tả 3 loài mới của chi này ở khu vực Đông Dương, trong đó duy nhât 1 loài cho khu hệ thực vật Việt Nam (A. Kể từ thời điểm đó, không có loài mới nào của chi Mộc hương được phát hiện và mô tả ở Việt Nam.

Tuy nhiên một số loài được ghi nhận thêm vùng phân bố cho khu hệ thực vật Việt Nam bởi các nghiên cứu sau đó của các nhà thực vật bản địa. Đỗ Tất Lợi (1999) đã liệt kê 2 loài Mộc hương cho hệ thực vật Việt Nam, trong đó loài A.