Đặt vấn đề Bình vôi có tên khoa học là Stephanta spp., họ Tiết dê (Menispermaceae), là một loài cây thân thảo dạng dây leo, phần rễ phát triển thành củ to, bám vào núi đá, có củ nặng tới hơn 40kg. Vỏ thân củ màu đen, xù xì giống như hòn đá. Củ còn được gọi là “củ một”, “củ mối trôn”, “ngải tượng”, “tử nhiên”… Cây Bình vôi thường ưa mọc ở những vùng có núi đá tại tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Hòa Bình, Hà Tây (cũ) … Trong củ Bình vôi chứa một lượng chất alkaloid: L-tetrahydropalmatin (rotundin), stepharin, roemerin, cycleanin. Những hợp chất này được sử dụng phổ biến để điều chế các loại thuốc quý có tác dụng an thần, dưỡng huyết, thanh nhiệt, giải độc, giảm đau, sốt nóng, đau dạ dày, trị ho có đờm, hen suyễn, khó thở… Hiện nay, cây Bình vôi đang bị khai thác nhiều, số lượng cây Bình vôi tự nhiên ngày càng giảm mạnh.
Bình vôi đã được ghi trong Sách đỏ Việt Nam (1996) với cấp đánh giá “sẽ nguy cấp” (V) và Danh mục Thực vật rừng quý hiếm (nhóm 2) của Nghị định số 32/2006/NĐ - CP ngày 30/3/2006 của Chính phủ. Chi Bình vôi (Stephanta) có khoảng trên 45 loài, còn ở Việt Nam có từ 14 đến 16 loài, trong đó một số loài như Bình vôi hoa đầu (Stephania cepharantha Hayata), Bình vôi tím (Stephania rotunada Lour), Thiên kim đằng (Stephania japonica Miers) đang được khai thác, và nhìn chung hàm lượng rotundin của các loài Bình vôi là thấp và rất thấp, tùy thuộc từng loài và điều kiện sinh thái. Do vậy, định hướng nghiên cứu nhằm tăng hàm lượng rotundin ở cây Bình vôi được quan tâm, trong đó xác định việc tăng cường biểu hiện enzyme chìa khóa tham gia trong quá trình chuyển hóa tổng hợp rutundin là rất quan trọng. Biểu hiện mạnh gen mã hóa enzyme CoOMT sẽ làm tăng các sản phẩm chuyển hóa thứ cấp và hàm lượng 1 c rotundin trong cây Bình vôi được nâng cao.
Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Thiết kế cấu trúc vector biểu hiện mang gen mã hóa enzyme columbamine O- methyltransferase ở cây Bình vôi (stephania spp. Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế được cấu trúc vector biểu hiện mang gen mã hóa enzyme columbamine O- methyltransferase ở cây Bình vôi. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về đặc điểm trình tự gen và protein CoOMT. - Tạo dòng tế bào vi khuẩn tái tổ hợp mang gen nhân tạo CoOMT.
- Thiết kế vector chuyển gen pBI121-1113 và tạo chủng Agrobacterium tumefaciens tái tổ hợp mang gen CoOMT. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cây Bình vôi 1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm sinh học của cây Bình vôi Về nguồn gốc, phân loại: Chi Bình vôi hay chi Thiên kim đằng (danh pháp khoa học: Stephania, đồng nghĩa: Perichasma) là một chi thực vật có hoa trong họ Biển bức cát (Menispermaceae hay còn gọi là họ Tiết dê), có nguồn gốc ở miền đông và nam châu Á cũng như Australasia.
Tên gọi dân dã trong tiếng Việt là Bình vôi [91]. Về mặt phân loại, cây Bình vôi thuộc: Giới (regnum): Plantae Bộ (ordo): Ranunculales Họ (familia): Menisperrnaceae Chi (genus): Stephania Lour [13]. Trên thế giới chi Bình vôi (genus: Stephania) có khoảng 50 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới, chủ yếu như là các nước châu Á như: Trung Quốc 43 loài, Thái Lan 18 loài, Indonesia 17 loài, Việt Nam 14-16 loài, Malaysia 17 loài, Ấn Độ 11 loài, Philippine 8 loài, Papua New Guinea 8 loài, Myanma 5 loài, Nhật Bản 2 loài, Sri Lanka 2 loài, Lào 2 loài, Đông Timor 1 loài, Nepal 1 loài. Ngoài ra còn có ở châu Úc: Australia 7 loài và châu Phi 12 loài [11].
Ở Việt Nam, các loài trong chi Bình vôi phân bố rất rộng, trên nhiều địa phương từ Bắc vào Nam. Song các khu vực có số loài phong phú, đa dạng và tập trung hơn cả ở các tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Lào Cai, Yên Bái, Bắc Cạn, Tuyên Quang, Phú Thọ, Thái Nguyên, Quảng Ninh, Lai Châu, Sơn La, Hòa Binh, Hà Tây, Hà Nam, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh. Một số ít loài (S. pierrei) chỉ gặp ở các tỉnh phía Nam như: Đắc Lắc, Lâm Đồng, Bình Định, Phú Yến, Ninh Thuận, Khám Hòa, Bà Rịa-Vũng Tàu và An Giang [8].
3 c Đặc điểm sinh học Các loài trong chi Bình vôi (Stephania) đều là dây leo, sống lâu năm hoặc hằng năm. Ở giai đoạn non thân thường nhẵn, màu xanh nhạt, xanh bóng hoặc xanh đậm. Trên thân già thường có những rãnh dọc, những mụn cóc sần sùi, màu nâu xám, nâu đen hoặc màu nâu đất. Rễ dạng sợi hoặc phình to tạo thành rễ củ.
Củ rất đa dạng về hình thái, kích thước và màu sắc. Củ thường có dạng hình cầu, hình trứng, hình trụ hoặc hình dạng bất định. Có loài rễ củ thường chỉ nặng 0,5 – 2kg (hoặc 3 kg), nhưng cũng có loài cho củ có thể nặng tới 50-70 kg. Tuy thuộc vào từng loài, tuổi cây và điều kiện môi trường sống mà hình thái, màu sắc vỏ củ cũng có nhiều thay đổi (nhẵn hoặc xù xì, màu nâu sáng, nâu đậm, xám tro, đen…).
Thịt củ nạc hoặc có lẫn những vằn xơ, màu trắng ngà, vàng tươi, vàng nhạt hoặc đỏ nâu, đỏ tươi [16]. Lá Bình vôi mọc cách. Cuống lá thường mảnh, dài 2 đến 5 hoặc 15 đến 20 cm và hai đầu phồng lên [8], có khi gấp khúc ở gốc [11]. Cuống lá đính vào lá thường ở những vị trí cách xa mép dưới của gốc là ở những khoảng cách nhất định, tùy thuộc vào từng loài (có thể từ 1/5 đến 1/3 chiều dài phiến lá).
Phiến lá mỏng hoặc dài, nhẵn mỏng hoặc rải rác có lông, hình khiên, hình tam giác rộng, hình trứng-tam giác, tam giác tròn hoặc gần tròn; mép lá nguyên hoặc chia thùy; gân lá dạng chân vịt, gồm 8-9 hoặc 10-12 gân chính cùng xuất phát từ đỉnh cuống lá. Chóp lá nhọn, thuôn nhọn, tù hoặc gần tròn; gốc lá gần tròn, phằng hoặc gần hình tim. Màu sắc của phiến lá tùy thuộc vào từng loài (màu xanh nhạt, xanh vàng nhạt, xanh đậm, xanh nâu nhạt hoặc đốm tía) [24]. Hoa đơn tính khác gốc.
Cụm hoa đực, cái thường mọc từ kẽ lá. Cụm hoa có dạng tính tán đơn, tán kép, xim tán kép, hình đầu đến tán ngù [8], có cuống đơn độc hoặc xếp theo kiểu chum ít nhất ở các nhánh tán cấp 1, các nhánh cuống cùng đôi khi không đều hoặc đôi khi các xim tụ họp thành đầu hình đĩa [13]. Hoa đực thường có cấu tạo đối xứng tỏa tròn, đài 6-8 rời, xếp thành 2 vòng; 3-4 cánh hoa, dạng vỏ sò, màu vàng, đôi khi trắng xanh; nhị 2-6, thường 4 c 4, chỉ nhị dính nhau tạo thành ống hình trụ, đầu nhụy xòe thành đĩa tròn. Hoa cái thường chỉ gồm 1 lá đài và 2 cánh hoa (rất ít khi có 3-4 lá đài và 3-4 cánh hoa), bầu hình trứng có 4 đến 6 hoặc 7 núm nhụy hình dùi [24].
Quả hạch, dạng hình gần tròn, hình trứng, trứng bầu, 2 bên dẹt. Ở quả trưởng thành cuống quả lệch về một phía gần với dấu vết còn lại của núm nhụy. Bầu 2 noãn, nhưng chỉ có màu vàng đậm hoặc đỏ tươi, nhẵn bóng. Hạt hình móng ngựa, hình trứng đẹp hoặc hơi tròn, 2 mặt bên lõm, ở giữa có lỗ thủng hoặc không, dọc theo gờ lưng bụng thường có 4 hàng vằn hoặc gai (một số loài có 5 hàng [24].
Đặc điểm hình thái của hạt thường đặc trưng cho từng taxon; nên đây được coi là một trong những dấu hiệu đáng tin cậy để giám định tên khoa học đối với các loài chi Bình vôi [8]. Cây mầm có lá mầm ít nhiều bằng rễ mầm, bao quanh bởi nội nhũ [14]. Sinh thái, sinh trường và phát triển của các loài Bình vôi Các loài thuộc cây Bình vôi thường sinh trưởng trong các rừng nguyên sinh hay rừng thứ sinh. Chúng thường mọc trên đỉnh hay các sườn núi đá vôi, núi đất xen lẫn đá, các dài đất ven đường, ven song, đôi khi gặp ở ven bòe biển.
Sống thích hợp ở nhiệt độ trung bình năm 21- 23oC, lượng mưa 2000- 2500 mm, ưa đất nhiều mùn, thoát nước, độ pH= 6,5- 7. Một số loài có thể phân bố ở độ cao tới 2000 – 2800 m so với mực nước biển. Hầu hết các loài Bình vôi đều ưa đất có độ ẩm vừa phải và đặc biệt ở giai đoạn ra hoa tạo quả. Các loài Bình vôi hiện có ở Việt Nam có 2 thời vụ chồi chính trong năm.
Vụ chồi đông xuân, bao gồm các chồi sớm xuất hiện (trên thân và trên đầu củ) ngay từ tháng 11- 12. Những chồi này ở trạng thái “chồi ngủ” cho đến mùa xuân (tháng 1- 2) thì bắt đầu thời kỳ sinh trưởng mạnh. Chỉ trong vòng 1- 2 tháng, chồi đã dài tới hơn 1 m. Chồi đông xuân là lứa chồi quan trọng nhất của cây Bình vôi, vì trên loài chồi này cây sẽ ra lá, ra hoa, quả và mọc ra lứa chồi xuân hè (chồi cấp II).
Số lá chồi cấp II nhiều hơn cấp bội so với chồi đông xuân (tính trên cùng một đơn vị chiều dài của chồi). Lá trưởng thành ngay trong mùa 5 c hè và sẽ rụng hết khi mùa khô hanh (tháng 10). Sự rụng lá hàng năm cũng là tập tính quang trọng của cây Bình vôi. Sự tái sinh chồi mạnh mẽ của cây Bình vôi còn thể hiện ở khả năng mọc mầm trên các mảnh bổ ra từ củ đem vùi xuống đất.
Những mảnh ở đầu củ (khoảng 1/3 củ trở lên) mọc mầm tốt hơn những mảnh khác. Có thể áp dụng khả năng này để nhân giống cây Bình vôi. Trong tự nhiên, hoa Bình vôi được thụ phấn chéo chủ yếu nhờ côn trùng. Hạt Bình vôi thường rất nhỏ, khối lượng trung bình của 1000 hạt thường chỉ khoảng 10- 29g.
Hạt phát tán nhờ nước. Các cá thể Bình vôi trồng từ hạt thường sinh trưởng, phát triển khá nhanh. Chỉ sau 5- 6 tháng tuổi, cây đã vươn dài tới 50-100) cm, phân cành khỏe. Ở một số loài, cây có thể bắt đầu ra hoa và cho quả khi mới bước vào giai đoạn 6- 8 tháng tuổi.
Trong quá trình sinh trưởng, rễ chính thường lớn dần tạo thành củ (ở những loài có củ) hoặc phân nhánh nhiều tạo thành rễ dạng sợi (ở những loài chỉ có rễ dạng sợi) [8]. Hình ảnh về cây Bình vôi (Nguồn: http://www.com/c/dung-cu-binh-voi-chua-mat- ngu/hoi-dap) 6 c 1. Giá trị của cây Bình vôi Trong nhân dân củ Bình vôi được sử dụng là một vị thuốc dân gian. Củ Bình vôi thái nhỏ, phơi khô được dùng dưới dạng sắc hay ngâm rượu chữa hen, ho lao, lỵ, sốt, đau bụng.