Tổng quan luận án

Công trình luận án tiến sĩ lâm nghiệp của tác giả Lưu Thế Trung với đề tài "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" được thực hiện tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, thuộc chuyên ngành Lâm sinh (mã số: 9.05 / 9 62 02 05), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Vũ Quang Nam và TS. Trần Hồ Quang.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình thuộc trung tâm đa dạng sinh học của vùng Tây Bắc Việt Nam. Theo số liệu công bố kèm Quyết định 2860/QĐ-BNN-TCLN ngày 27/7/2022 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tỉnh Sơn La có 659.837 ha đất có rừng (chiếm 5,83% diện tích rừng tự nhiên toàn quốc, độ che phủ 46,4%), tỉnh Hòa Bình có 266.529 ha đất có rừng (chiếm 1,4% diện tích rừng tự nhiên cả nước, độ che phủ 51,54%). Hệ thực vật tại đây ghi nhận nhiều loài hạt trần quý hiếm như Bách xanh, Pơ mu, Du sam, Thông Pà Cò, Thông Xuân Nha, Đỉnh tùng 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 có giá trị kinh tế, làm cảnh và chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học trong vỏ, lá và hạt. Trong tự nhiên, loài này đối mặt với tình trạng suy thoái nghiêm trọng do mất sinh cảnh sống, sinh cảnh bị chia cắt manh mún, số lượng cây mẹ gieo giống ít, khả năng tái sinh tự nhiên kém và tốc độ sinh trưởng chậm. Dù được Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN) xếp ở cấp Sắp bị đe dọa (NT) và từng được phân loại ở mức Sẽ nguy cấp (VU) hoặc Nguy cấp (EN), các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam cũng như tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình mới dừng ở mức độ điều tra phân bố sơ bộ, mô tả hình thái và công dụng thông thường. Khoảng trống lớn về đặc điểm lâm học chi tiết, cấu trúc quần xã, đặc tính vật hậu, cấu trúc giải phẫu, mức độ đa dạng di truyền phân tử và quy trình kỹ thuật nhân giống, gây trồng phục vụ bảo tồn nội vi (in-situ) và ngoại vi (ex-situ) là cơ sở hình thành luận án.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu lý luận: Xây dựng hệ thống cơ sở khoa học về đặc điểm sinh học, lâm học, đa dạng di truyền và sinh sản phục vụ công tác 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 bổ sung các đặc điểm sinh học, sinh thái, cấu trúc lâm phần và đặc điểm di truyền phân tử của các quần thể Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại khu vực nghiên cứu.
    • Xác định quy trình kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng giâm hom và đánh giá kết quả thử nghiệm mô hình trồng bảo tồn in-situ và ex-situ.
    • Đề xuất các giải pháp bảo tồn nguồn gen (bảo tồn tại chỗ, bảo tồn chuyển chỗ, kỹ thuật nhân giống và tổ chức - xã hội) đối với loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại hai tỉnh 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 tự nhiên có phân bố của loài tại 4 điểm nghiên cứu chính thuộc hai tỉnh:
    • Tỉnh Sơn La: Xã Tân Lập và xã Chiềng Sơn thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha, huyện Mộc Châu; khu vực trồng bảo tồn chuyển chỗ tại huyện Thuận Châu.
    • Tỉnh Hòa Bình: Xã Hang Kia và xã Pà Cò thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò, huyện Mai Châu.
  • Phạm vi thời gian và nội dung: Số liệu thực nghiệm được thu thập trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2022 (kế thừa một phần số liệu đề tài cấp Bộ Giáo dục & Đào tạo giai đoạn 2016–2017 do tác giả làm chủ nhiệm). Nghiên cứu nhân giống tập trung vào phương pháp giâm hom cành do hạn chế về nguồn hạt thu hái tự nhiên; thử nghiệm trồng bảo tồn in-situ tại Mộc Châu và Hang Kia, trồng ex-situ tại Thuận Châu bằng cây hom 12 tháng tuổi.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

  1. Về phân loại và hình thái: Chi Amentotaxus được Pilger mô tả năm 1916 và xếp vào họ Cephalotaxaceae, sau chuyển sang họ Taxaceae. Hui Lin Li (1952) bổ sung mô tả giải phẫu và độ rộng dải khí khổng dưới lá cho các loài trong chi. Ferguson (1985) công bố loài A. assamica. Farjon (2010), Averyanov và cộng sự (2014) hoàn thiện mô tả chi và các taxon trực thuộc. Lian-Ming Gao và cộng sự (2017) dùng chỉ thị phân tử chứng minh A. hatuyenensis đồng nhất với A. yunnanensis, và đến năm 2019 công bố thêm loài mới A. hekouensis.
  2. Về phân bố và sinh thái: Nghiên cứu của Thomas (2007), Farjon (2001, 2010), Chin Su Lin (2007), Das (2011) xác định các loài chi Amentotaxus có phân bố hẹp ở Đông Á và Đông Nam Á (Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam, Lào), thường xuất hiện trong rừng thường xanh á nhiệt đới hỗn giao cây lá rộng và lá kim trên núi đá vôi ở độ cao 500–2.300 m.
  3. Về đa dạng di truyền: Wang Chieh Ting và cộng sự (1996) dùng RAPD và Isozyme nghiên cứu A. formosana; Wang De Lian và cộng sự (2005) dùng RAPD trên A. yunnanensis; Xue-Jun Ge và cộng sự (2005) khảo sát đa hình ISSR với 15 mồi trên 310 cá thể chi Amentotaxus; Ya-Zhu Ko (2011) và Chin Shang Ho và cộng sự (2012) phát triển 15 cặp mồi Microsatellite (SSR); Wang Shuai (2017), Qiqi Huang và cộng sự (2018), Xiaoxian Ruan (2019) sử dụng công nghệ giải trình tự transcriptome và phát triển các chỉ thị EST-SSR/SSR khảo sát cấu trúc di truyền.
  4. Về nhân giống: Peter G. Gosling (2016) nghiên cứu giải phẫu hạt và nhân giống từ hạt cho chi Amentotaxus; Chen Zhao-feng (2006) thử nghiệm giâm hom cành A. argotaenia bằng thuốc kích thích ra rễ TAB tại Trung Quốc; một số tác giả Trung Quốc thực hiện nuôi cấy mô bằng môi trường MS cải tiến kết hợp các chất điều hòa sinh trưởng NAA, BA, Kinetin, IBA.

Các nghiên cứu tại Việt Nam

  1. Về phân loại, phân bố và sinh thái: Nguyễn Hoàng Nghĩa (2002, 2004, 2006), Nguyễn Đức Tố Lưu và Philip Ian Thomas (2004), Nguyễn Tiến Hiệp (2004), Phan Văn Thăng (2013) ghi nhận Việt Nam có 3 loài thuộc chi Amentotaxus (A. argotaenia, A. yunnanensis, A. poilanei). Phân bố của A. argotaenia được điều tra tại Hoàng Liên (Hoàng Văn Sâm, 2013), Xuân Nha (Nguyễn Lương Thiện, 2014), Xuân Liên (Mai Văn Chuyên và Trần Minh Hợi, 2011), Pù Luông và Pha Phanh (Hoàng Văn Sâm, 2015; Đỗ Văn Trường và Nguyễn Bá Tâm, 2017), Tam Đảo (Phạm Văn Thế, 2013), Xuân Sơn (Nông Văn Cường, 2017).
  2. Về cấu trúc rừng và tái sinh: Các nghiên cứu ghi nhận loài mọc rải rác ở đai cao 950–1.800 m trên núi đá vôi, mật độ cá thể trưởng thành thấp, tầng tái sinh chủ yếu là cây mạ xuất xứ từ hạt (< 50 cm) và tỷ lệ chuyển tiếp lên cây con có triển vọng (> 1 m) rất thấp do tán che dày và thảm tươi rậm rạp.
  3. Về nhân giống và gây trồng: Phan Văn Thăng (2013) giâm hom A. argotaenia tại Xuân Nha bằng IAA nồng độ 1% đạt tỷ lệ ra rễ trên 75% sau 150 ngày; Phan Thị Thanh Huyền (2014) dùng IAA 1.000 ppm đạt tỷ lệ trên 50%; Trần Minh Tuấn (2013) kiểm nghiệm phẩm chất hạt giống tại VQG Ba Vì ghi nhận khối lượng 1.000 hạt đạt 1,670 kg, thế nảy mầm 28%. Nguyễn Mạnh Cường (2011) thực hiện trồng bảo tồn ex-situ 400 cây thuộc 4 loài cây lá kim (trong đó có A. yunnanensis) tại VQG Cúc Phương.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Tổng quan cho thấy chưa có công trình nào đánh giá toàn diện và có hệ thống về cấu trúc quần xã, giải phẫu lá, chu kỳ vật hậu hoàn chỉnh nhiều năm, phân tích đa dạng di truyền mức độ phân tử bằng chỉ thị ISSR cho các quần thể A. argotaenia tại Sơn La và Hòa Bình, cũng như thiếu hụt các thử nghiệm đồng bộ về chất điều hòa sinh trưởng, mùa vụ, thành phần giá thể ruột bầu phục vụ nhân giống hom và đánh giá sinh trưởng cây sau khi trồng bảo tồn in-situ và ex-situ.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và cách tiếp cận

Luận án vận dụng lý thuyết lâm học nhiệt đới, sinh thái học quần xã rừng, di truyền học quần thể thực vật và nguyên lý sinh học bảo tồn. Các phương pháp tiếp cận chủ đạo gồm:

  • Tiếp cận kế thừa: Khai thác dữ liệu điều kiện tự nhiên, tài nguyên thực vật và các công bố phân loại học, lâm học đã có.
  • Tiếp cận có sự tham gia (Participatory approach): Phối hợp cùng chính quyền cơ sở, cán bộ Ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha, Hang Kia – Pà Cò và người dân bản địa trong điều tra thực địa, thu hái vật liệu và xây dựng mô hình.
  • Tiếp cận thực nghiệm theo vùng: Thiết lập các thí nghiệm sinh thái, nhân giống và gây trồng gắn liền với điều kiện lập địa đặc thù của từng tỉnh.
  • Tiếp cận hệ thống: Kết nối các mắt xích từ đặc điểm lâm sinh, cấu trúc tầng cây, tái sinh, biến dị phân tử đến giải pháp kỹ thuật nhân giống và quản lý bảo tồn.

Phương pháp nghiên cứu cụ thể

Lĩnh vực nghiên cứu Phương pháp thu thập và xử lý số liệu Công cụ / Tiêu chuẩn áp dụng
Hình thái & Giải phẫu Chọn 12 cây mẫu (6 cây trưởng thành, 6 cây tái sinh tại 2 tỉnh), đo đếm $D_{1.3}$, $H_{vn}$, $H_{dc}$; mô tả thân, cành, lá, rễ; cắt lát vi phẫu mặt cắt ngang lá, nhuộm màu kép và chụp ảnh hiển vi. Thước kẹp kính hai chiều Đông - Tây và Nam - Bắc, thước đo cao Blumeleiss, kính hiển vi quang học.
Vật hậu học Theo dõi 6 cây trưởng thành (3 cây/tỉnh) định kỳ từ ngày 1–10 hàng tháng liên tục từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020. Quan sát các pha ra chồi, thay lá, ra nón đực/cái, nón chín và rụng. Phương pháp nghiên cứu vật hậu thực vật rừng (Lê Mộng Chân, 2000; Nguyễn Nghĩa Thìn, 2007; Nguyễn Đức Tố Lưu, 2004).
Cấu trúc & Tái sinh Lập các ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình diện tích $1.000\text{ m}^2$ ($20\text{ m} \times 50\text{ m}$ hoặc $25\text{ m} \times 40\text{ m}$) trên các đai cao. Trong mỗi OTC bố trí 5 ô dạng bản (ODB) diện tích $4\text{ m}^2$ ($2\text{ m} \times 2\text{ m}$) ở 4 góc và trung tâm để điều tra cây tái sinh. Tính chỉ số quan trọng ($IVI%$), mô hình hóa phân bố thực nghiệm $N/D_{1.3}$ và $N/H_{vn}$, chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener ($H'$), phân loại chất lượng cây tái sinh.
Đất đai & Khí hậu Đào và mô tả phẫu diện đất tại Chiềng Sơn (Mộc Châu) và Hang Kia (Mai Châu); lấy mẫu đất phân tích các chỉ tiêu lý - hóa tính; kế thừa chuỗi số liệu trạm khí tượng địa phương. Phương pháp phân tích thổ nhưỡng tiêu chuẩn phòng thí nghiệm (pH, mùn tổng số, đạm, lân, kali dễ tiêu, thành phần cơ giới).
Đa dạng di truyền Thu mẫu lá non từ các quần thể tự nhiên, bảo quản bằng hạt silica gel; tách chiết DNA tổng số; khuếch đại phân tử bằng kỹ thuật PCR sử dụng tập hợp các mồi ISSR chuyên biệt; điện di trên gel agarose, đọc bản gel. Phân tích biến lượng phân tử (AMOVA), tính hệ số đa dạng di truyền Nei ($H_e$), chỉ số Shannon ($I$), phân tích tọa độ chính (PCoA) và thiết lập sơ đồ phân nhóm di truyền (Dendrogram).
Kỹ thuật nhân giống Bố trí thí nghiệm giâm hom cành theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD):
1. Thí nghiệm loại chất điều hòa sinh trưởng (IAA, IBA, NAA, TAB) và nồng độ xử lý.
2. Thí nghiệm thời vụ giâm hom.
3. Thí nghiệm thành phần giá thể ruột bầu.
Đánh giá tỷ lệ hom sống, tỷ lệ ra rễ (%), số lượng rễ trung bình/hom, chiều dài rễ lớn nhất, tỷ lệ bật chồi sau các mốc thời gian 30, 60, 90, 120 và 150 ngày.
Trồng thử nghiệm bảo tồn Trồng bảo tồn in-situ tại Mộc Châu (Sơn La) và Hang Kia (Hòa Bình) dưới tán rừng tự nhiên nghèo kiệt; trồng bảo tồn ex-situ tại Thuận Châu (Sơn La) bằng cây hom 12 tháng tuổi. Theo dõi tỷ lệ sống (%), đo đếm định kỳ tăng trưởng chiều cao ($H_{vn}$) và đường kính gốc ($D_0$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương này tổng thuật toàn diện các công trình nghiên cứu về chi Amentotaxus và loài Amentotaxus argotaenia trên phạm vi thế giới và tại Việt Nam theo 6 cụm vấn đề:

  1. Phân loại học và đặc điểm hình thái: Tổng kết lịch sử danh pháp từ Podocarpus argotaenia Hance (1883) đến Amentotaxus argotaenia (Hance) Pilg. (1916). Cập nhật số lượng loài trong chi trên thế giới hiện gồm 6 loài (sau khi sáp nhập A. hatuyenensis vào A. yunnanensis và công bố loài mới A. hekouensis năm 2019).
  2. Đặc điểm phân bố và sinh thái: Khẳng định loài phân bố chủ yếu ở miền Nam Trung Quốc, Bắc Việt Nam và Lào; sinh cảnh đặc trưng là rừng thường xanh nhiệt đới/á nhiệt đới núi đá vôi ở đai cao 400–2.000 m.
  3. Đa dạng di truyền: Điểm lại các công trình ứng dụng Isozyme, RAPD, ISSR, Microsatellite (SSR) và giải trình tự gen trên thế giới chứng minh tính đa hình và mức độ phân dị di truyền giữa các quần thể bị chia cắt. Tại Việt Nam, trước thời điểm luận án, chưa có công bố phân tử chuyên sâu nào về loài này.
  4. Giá trị sử dụng: Gỗ dùng đóng đồ nội thất, mỹ nghệ; cây có tán và nón màu đỏ mang giá trị làm cảnh; lá và hạt chứa hoạt chất sinh học nhóm terpenoid kháng tế bào ung thư tương tự chi Taxus.
  5. Tình trạng bảo tồn: Loài đối diện nguy cơ tuyệt chủng do quần thể nhỏ lẻ, sinh cảnh suy thoái, tái sinh khó khăn; được xếp hạng trong Danh lục Đỏ IUCN và Sách Đỏ Việt Nam.
  6. Kỹ thuật nhân giống và gây trồng: Tổng kết các kết quả nuôi cấy mô, ủ hạt và giâm hom cành bằng các chất điều hòa sinh trưởng trên thế giới và tại Việt Nam.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết 5 nội dung nghiên cứu lớn, hệ thống hóa logic thực nghiệm qua sơ đồ quy trình, thiết lập hệ thống phương pháp nghiên cứu định tính kết hợp định lượng:

  • Tiêu chuẩn và kỹ thuật đo đếm hình thái cây trưởng thành và cây tái sinh (kích thước lá, giác hơi, vỏ, hệ rễ).
  • Quy trình giám sát vật hậu định kỳ 2 năm liên tiếp (từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020).
  • Phương pháp mô tả phẫu diện đất, phân tích mẫu đất và phân loại thảm thực vật.
  • Phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn tầng cây cao ($1.000\text{ m}^2$) và tầng tái sinh ($4\text{ m}^2$), các công thức toán học tính toán tổ thành loài, cấu trúc mật độ theo cấp đường kính ($N/D_{1.3}$) và cấp chiều cao ($N/H_{vn}$).
  • Quy trình thí nghiệm phân tử ISSR: hóa chất tách chiết, thành phần phản ứng PCR, chu trình luân nhiệt, điện di và phần mềm tin sinh xử lý số liệu di truyền (AMOVA, PCoA).
  • Bố trí các công thức thí nghiệm giâm hom cành (chất điều hòa sinh trưởng IAA, IBA, NAA, TAB ở các dải nồng độ; thời vụ xuân, hạ, thu, đông; các tỷ lệ giá thể ruột bầu gồm đất mặt, cát, phân chuồng hoai mục).
  • Thiết kế kỹ thuật mô hình trồng thử nghiệm nội vi và ngoại vi (mật độ, kích thước hố, phương thức che bóng, chế độ chăm sóc).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 tập trung các phát hiện khoa học và thảo luận học thuật từ số liệu thực nghiệm:

  1. Đặc điểm sinh học và lâm học:
    • Hình thái và Giải phẫu: Cây gỗ nhỡ, cao 7–13 m, vỏ nứt mảnh màu nâu xám, dưới lớp vỏ có màu đỏ da cam. Lá hình dải hoặc mác, xếp hai dãy, mặt dưới có hai dải khí khổng màu trắng rộng gấp 1,5 lần dải xanh ở mép lá. Cấu tạo giải phẫu lá thể hiện rõ lớp cutin dày thích nghi hạn sinh trên núi đá vôi, các sợi cơ học nằm xen kẽ trong mô thịt lá và các hàng khí khổng chìm sâu.
    • Vật hậu: Chu kỳ phát triển của nón kéo dài qua 2 năm. Nón xuất hiện vào tháng 11 năm trước, thụ phấn vào tháng 3–4 năm sau, phát triển qua mùa hè và chín vào khoảng tháng 4–5 của năm tiếp theo (nón chuyển sang màu đỏ rực, mọng nước).
    • Đặc điểm đất đai và cấu trúc quần xã: Rừng tự nhiên nơi loài phân bố phát triển trên đất phong hóa từ núi đá vôi (đất có tầng mỏng đến trung bình, giàu mùn ở lớp mặt, pH hơi chua đến trung tính). Loài A. argotaenia tham gia vào cấu trúc tầng tán ưu thế phụ, mọc hỗn giao với các loài hạt trần (Thông Pà Cò, Đỉnh tùng, Bách xanh) và các loài cây lá rộng thuộc họ Fagaceae, Lauraceae, Magnoliaceae, Dipterocarpaceae.
    • Quy luật phân bố cấu trúc và tái sinh: Phân bố số cây theo cấp đường kính $N/D_{1.3}$ và chiều cao $N/H_{vn}$ tuân theo quy luật giảm hoặc phân bố đỉnh lệch trái. Mật độ tái sinh tự nhiên tương đối thấp; số lượng cây con tập trung ở cấp chiều cao $< 50\text{ cm}$ (cây mạ từ hạt), tỷ lệ cây chuyển tiếp lên cấp chiều cao $> 1\text{ m}$ rất hiếm do bị cạnh tranh ánh sáng bởi độ tàn che lớn ($> 0,7 - 0,8$) và lớp thảm mục/cây bụi dày đặc.
Tóm tắt các phát hiện lâm học chính:
  1. Đa dạng di truyền quần thể qua chỉ thị ISSR:

    • Phân tích đa dạng di truyền trên các mẫu thu thập tại Sơn La và Hòa Bình bằng các mồi ISSR chọn lọc cho thấy tỷ lệ locus đa hình ($P%$), chỉ số đa dạng di truyền Nei ($H_e$) và chỉ số Shannon ($I$) ở mức trung bình đến cao giữa các quần thể.
    • Kết quả AMOVA chỉ ra phần lớn biến dị di truyền tồn tại trong nội bộ quần thể, trong khi sự phân dị di truyền giữa các quần thể phản ánh sự cô lập địa lý do chia cắt địa hình karst. Biểu đồ PCoA và sơ đồ phân nhóm hình cây (Dendrogram) phân tách rõ ràng các nhóm xuất xứ tương ứng với vị trí địa lý của hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình.
  2. Kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng hom cành:

    • Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng: Các chất kích thích ra rễ nhóm Auxin (đặc biệt là công thức xử lý nồng độ thích hợp của IAA và chế phẩm kích thích) làm tăng tỷ lệ ra rễ, số lượng rễ và chiều dài rễ của hom so với đối chứng không xử lý.
    • Ảnh hưởng của thời vụ: Giâm hom vào vụ Thu - Đông và đầu Xuân (thời điểm cây ngừng sinh trưởng đọt non, mô hom thành thục) cho tỷ lệ ra rễ và tỷ lệ sống cao hơn hẳn các vụ hè có nhiệt độ cao và thoát hơi nước mạnh.
    • Thành phần giá thể ruột bầu: Hỗn hợp ruột bầu tơi xốp, thoát nước tốt (kết hợp đất tầng mặt giàu dinh dưỡng trộn cát và tỷ lệ phân chuồng hoai mục hợp lý) tạo điều kiện tối ưu cho hệ rễ cây hom phát triển.
  3. Kết quả thử nghiệm trồng bảo tồn và giải pháp đề xuất:

    • Cây hom 12 tháng tuổi sau khi huấn luyện vườn ươm được đưa vào trồng thử nghiệm:
      • Bảo tồn in-situ tại Mộc Châu (Sơn La) và Hang Kia (Hòa Bình): Cây trồng sinh trưởng ổn định dưới tán rừng tự nhiên có điều chỉnh độ tàn che phù hợp, tỷ lệ sống đạt mức khả quan.
      • Bảo tồn ex-situ tại Thuận Châu (Sơn La): Cây con thích nghi tốt với lập địa mới, tăng trưởng đều về chiều cao vút ngọn ($H_{vn}$) và đường kính gốc ($D_0$).
    • Hệ thống giải pháp đề xuất: Bảo tồn nguyên vị các dải rừng tự nhiên hiện có; bảo tồn chuyển vị mở rộng vùng trồng; hoàn thiện quy trình công nghệ nhân giống hom; nâng cao nhận thức cộng đồng và gắn quyền lợi bảo vệ rừng với người dân địa phương.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

  1. Bổ sung đầy đủ và có hệ thống dữ liệu khoa học về đặc điểm hình thái, đặc tính giải phẫu vi phẫu lá, chu kỳ vật hậu học kéo dài 2 năm của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia) tại vùng núi đá vôi Tây Bắc.
  2. Cung cấp luận cứ khoa học về cấu trúc tổ thành, quy luật phân bố số cây theo cấp kính/cấp chiều cao và hiện trạng suy thoái tầng tái sinh của loài trong quần xã rừng tự nhiên tại Sơn La và Hòa Bình.
  3. Là công trình đầu tiên tại Việt Nam phân tích cấu trúc và mức độ đa dạng di truyền phân tử của các quần thể Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại Sơn La và Hòa Bình bằng kỹ thuật chỉ thị ISSR, xác định mức độ biến dị phân tử nội bộ và giữa các quần thể.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Xác định được tổ hợp kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng giâm hom cành hiệu quả (loại chất điều hòa sinh trưởng, dải nồng độ, mùa vụ giâm và cơ cấu giá thể ruột bầu), giải quyết tình trạng thiếu hụt nguồn giống gieo từ hạt.
  2. Thiết lập và đánh giá thành công bước đầu mô hình trồng bảo tồn nội vi (in-situ) tại Mộc Châu (Sơn La), Hang Kia (Hòa Bình) và mô hình bảo tồn ngoại vi (ex-situ) tại Thuận Châu (Sơn La) bằng cây giống nhân từ hom 12 tháng tuổi.
  3. Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh và quản lý tổ chức đồng bộ phục vụ công tác quy hoạch, bảo tồn và phát triển bền vững nguồn gen loài cây lá kim quý hiếm này tại hai tỉnh nghiên cứu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Nghiên cứu nhân giống chỉ tập trung vào phương pháp vô tính giâm hom cành do hạn chế thực tế ngoài hiện trường không thu hái đủ số lượng hạt tự nhiên để bố trí các thí nghiệm nhân giống hữu tính quy mô lớn.
  • Thời gian theo dõi các mô hình trồng thử nghiệm bảo tồn in-situ và ex-situ mới ở giai đoạn đầu (cây hom 12 tháng tuổi sau khi trồng), chưa đủ chu kỳ dài để đánh giá toàn diện sinh trưởng thành thục và khả năng ra hoa kết quả của cây trồng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Tiếp tục theo dõi động thái sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh và chu kỳ sinh sản của các mô hình trồng bảo tồn in-situ và ex-situ tại Sơn La và Hòa Bình.
  • Nghiên cứu sâu hơn về đặc điểm sinh lý hạt giống, xử lý phá ngủ và kỹ thuật bảo quản hạt khi thu hoạch được nguồn hạt tự nhiên.
  • Ứng dụng các chỉ thị phân tử thế hệ mới (SSR, SNP, giải trình tự hệ gen) để mở rộng đánh giá di truyền trên toàn bộ vùng phân bố tự nhiên của loài tại Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với nhiều nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng và Sinh thái học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu cấu trúc quần xã rừng, phương pháp theo dõi vật hậu nhiều năm, kỹ thuật phân tích di truyền phân tử ISSR và thiết kế thí nghiệm nhân giống giâm hom.
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu tại các viện, trường đại học: Sử dụng làm tư liệu giảng dạy trong các học phần Bảo tồn nguồn gen thực vật rừng, Thực vật rừng, Lâm học nhiệt đới và Sinh học phân tử ứng dụng.
  • Ban quản lý các Khu bảo tồn thiên nhiên, Vườn quốc gia và Chi cục Kiểm lâm (đặc biệt tại Sơn La, Hòa Bình và các tỉnh vùng Tây Bắc): Ứng dụng trực tiếp quy trình kỹ thuật giâm hom, kỹ thuật gây trồng phục hồi loài dưới tán rừng tự nhiên và xây dựng phương án quản lý bảo tồn các quần thể cây lá kim nguy cấp.

Câu hỏi thường gặp

1. Chu kỳ vật hậu từ khi ra nón đến khi nón chín của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp diễn ra như thế nào?

Theo số liệu theo dõi liên tục từ tháng 3/2017 đến tháng 8/2020 của luận án, chu kỳ vật hậu của loài kéo dài 2 năm: nón bắt đầu hình thành vào tháng 11 năm trước, thụ phấn vào tháng 3–4 năm sau, phát triển qua các tháng tiếp theo và đến tháng 4–5 của năm kế tiếp mới đạt độ chín sinh học (nón chuyển sang màu đỏ rực, mọng nước).

2. Tầng tái sinh tự nhiên của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp tại khu vực nghiên cứu gặp khó khăn gì?

Tái sinh tự nhiên chủ yếu có nguồn gốc từ hạt, tập trung ở lớp cây mạ có chiều cao dưới 50 cm. Số lượng cây con chuyển tiếp lên cấp chiều cao trên 1 m (cây tái sinh có triển vọng) rất hiếm do độ tàn che của tán rừng lớn ($> 0,7 - 0,8$), tầng cây bụi và thảm mục dày làm giảm cường độ ánh sáng chiếu tới mặt đất, cản trở quang hợp của cây non.

3. Vì sao luận án tập trung vào kỹ thuật nhân giống bằng giâm hom thay vì gieo hạt?

Trong tự nhiên, số lượng cây mẹ gieo giống còn rất ít, phân bố rải rác trên vách đá hiểm trở, nón chín thường bị động vật ăn hoặc rụng khi phôi chưa hoàn thiện, gây khó khăn lớn cho việc thu hái hạt số lượng lớn. Do đó, giâm hom cành là giải pháp kỹ thuật khả thi nhất để chủ động sản xuất cây giống phục vụ bảo tồn.

4. Luận án đã sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử nào để đánh giá đa dạng di truyền?

Luận án sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) kết hợp phản ứng PCR và điện di gel agarose để phân tích mức độ đa hình DNA, tính toán các chỉ số đa dạng di truyền ($P%$, $H_e$, $I$), phân tích phương sai phân tử (AMOVA), phân tích tọa độ chính (PCoA) và thiết lập sơ đồ phân nhóm di truyền cho các quần thể tại Sơn La và Hòa Bình.

5. Mô hình trồng thử nghiệm bảo tồn của luận án được bố trí tại những địa điểm nào?

Mô hình bảo tồn nội vi (in-situ) được thử nghiệm tại huyện Mộc Châu (tỉnh Sơn La) và huyện Mai Châu (tỉnh Hòa Bình) dưới tán rừng tự nhiên; mô hình bảo tồn ngoại vi (ex-situ) được triển khai tại huyện Thuận Châu (tỉnh Sơn La) bằng nguồn cây hom 12 tháng tuổi sinh trưởng tốt từ vườn ươm.


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Thế Trung đã giải quyết thành công các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, cung cấp hệ thống luận cứ khoa học toàn diện về đặc điểm sinh học, sinh thái, giải phẫu, vật hậu và đa dạng di truyền phân tử ISSR của loài Dẻ tùng sọc trắng hẹp (Amentotaxus argotaenia) tại hai tỉnh Sơn La và Hòa Bình. Công trình đã hoàn thiện quy trình kỹ thuật nhân giống sinh dưỡng bằng hom cành và bước đầu thử nghiệm thành công mô hình trồng bảo tồn in-situ và ex-situ. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học và thực tiễn trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch, quản lý, bảo tồn và phát triển bền vững nguồn gen loài thực vật hạt trần quý hiếm này trong hệ sinh thái rừng núi đá vôi vùng Tây Bắc Việt Nam.