Nghiên cứu đa dạng sinh học của họ nấm túi clavicipitaceae cordycipitaceae ophiocordycipitaceae tại khu bảo tồn thiên nhiên copia và vườn quốc gia xuân sơn

Nghiên cứu đa dạng sinh học của họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn, khám phá giá trị sinh thái và tiềm năng.

• Tác giả: Nguyễn Đình Việt
• Người hướng dẫn: PGS. Dương Minh Lam
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Vi sinh vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Sinh Học Họ Nấm Túi Tại Khu Bảo Tồn Thiên Nhiên Copia Và Vườn Quốc Gia Xuân Sơn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Nội dung nghiên cứu
• 0.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.6. Những đóng góp mới của nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Đa dạng và hệ thống phân loại nấm và nấm ký sinh côn trùng
• 1.2. Giới thiệu về giới nấm và nấm ký sinh côn trùng
• 1.3. Vai trò của hình thái học, sinh học phân tử và hóa học trong định loại nấm túi, nấm côn trùng
• 1.4. Tình hình nghiên cứu về các loài nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae trên thế giới
• 1.5. Vị trí phân loại và số lượng các chi, loài của các họ nấm Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae
• 1.6. Đặc điểm hình thái nấm túi ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae
• 1.7. Điểm sinh thái của nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae
• 1.8. Nghiên cứu các hợp chất hóa học được tách chiết từ nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae
• 1.9. Nghiên cứu đa dạng nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae trên thế giới
• 1.10. Nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại Việt Nam
• 1.11. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
• 1.12. Khu bảo tồn thiên nhiên Copia
• 1.13. Vườn Quốc gia Xuân Sơn Phú Thọ
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Mẫu nghiên cứu
• 2.3. Dụng cụ và thiết bị
• 2.4. Các môi trường sử dụng trong nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6. Các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
• 2.7. Các phương pháp vi sinh
• 2.8. Phương pháp sinh học phân tử
• 2.9. Các công thức toán học
• 2.10. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát trong luận án
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đa dạng chủng nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở KVNC
• 3.2. Phân lập và định danh nấm ký sinh côn trùng
• 3.3. Đặc điểm hình thái của một số loài nấm họ Ophiocordycipitaceae, Cordycipitaceae, Clavicipitaceae mới ghi nhận ở Việt Nam
• 3.4. Đặc điểm hình thái của các taxon chưa được định loại
• 3.5. Nhận xét chung về đặc điểm hình thái và cấu trúc hiển vi của nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở KVNC
• 3.6. Mối quan hệ di truyền của các loài nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở KVNC
• 3.7. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong họ Cordycipitaceae
• 3.8. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Ophiocordyceps, Purpureocillium họ Ophiocordycipitaceae
• 3.9. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong họ Clavicipitaceae
• 3.10. Danh lục các taxon nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở khu vực nghiên cứu
• 3.11. Ghi nhận mới cho khu hệ nấm Việt Nam
• 3.12. Đa dạng về sinh thái của nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở KVNC
• 3.13. Đa dạng các taxon của họ nấm Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ở KVNC
• 3.14. Đa dang sinh học của các chi ở 2 KVNC
• 3.15. Đa dạng sinh học theo KVNC
• 3.16. Đa dạng theo mùa
• 3.17. Ảnh hưởng của sinh cảnh đến đến sự đa dạng các taxon tại KVNC
• 3.18. Đa dạng về yếu tố độ cao của nấm ký sinh côn trùng họ ở KVNC
• 3.19. Đa dạng theo ký chủ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại Copia và Xuân Sơn

Nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực sinh học. Đặc biệt, họ nấm túi Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae có vai trò lớn trong hệ sinh thái và ứng dụng thực tiễn. Việc tìm hiểu về đa dạng sinh học của các loài nấm này không chỉ giúp bảo tồn nguồn gene mà còn mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu mới.

1.1. Đặc điểm sinh thái của khu bảo tồn thiên nhiên Copia

Khu bảo tồn thiên nhiên Copia có hệ sinh thái phong phú, với nhiều loại hình sinh cảnh khác nhau. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài nấm túi. Các yếu tố như độ cao, độ ẩm và nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến sự phân bố của chúng.

1.2. Vườn quốc gia Xuân Sơn và tiềm năng nghiên cứu

Vườn quốc gia Xuân Sơn là một trong những khu vực có đa dạng sinh học cao tại Việt Nam. Nơi đây không chỉ có nhiều loài thực vật mà còn là môi trường sống lý tưởng cho các loài nấm túi. Nghiên cứu tại đây sẽ cung cấp thông tin quý giá về sự đa dạng và phân bố của các loài nấm.

II. Thách thức trong nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như thiếu dữ liệu, khó khăn trong việc xác định loài và sự biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến nghiên cứu.

2.1. Thiếu dữ liệu về các loài nấm túi

Nhiều loài nấm túi chưa được nghiên cứu đầy đủ, dẫn đến việc thiếu thông tin về sự phân bố và đặc điểm sinh học của chúng. Điều này gây khó khăn trong việc đánh giá đa dạng sinh học.

2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi môi trường sống của các loài nấm túi, ảnh hưởng đến sự phát triển và phân bố của chúng. Nghiên cứu cần xem xét các yếu tố này để đưa ra các giải pháp bảo tồn hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi

Để nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm thu mẫu, phân tích hình thái và sinh học phân tử.

3.1. Phương pháp thu mẫu nấm túi

Việc thu mẫu nấm túi được thực hiện theo các quy trình nghiêm ngặt để đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. Mẫu được thu thập từ nhiều vị trí khác nhau để có cái nhìn tổng quát về sự đa dạng.

3.2. Phân tích hình thái và sinh học phân tử

Phân tích hình thái giúp xác định các đặc điểm bên ngoài của nấm, trong khi sinh học phân tử cung cấp thông tin về mối quan hệ di truyền giữa các loài. Cả hai phương pháp này đều cần thiết để đánh giá chính xác đa dạng sinh học.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn đã chỉ ra sự phong phú của các loài nấm. Những phát hiện này không chỉ có giá trị khoa học mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1. Danh sách các loài nấm túi mới ghi nhận

Nghiên cứu đã ghi nhận nhiều loài nấm túi mới cho khu hệ nấm Việt Nam, trong đó có một số loài mới cho khoa học. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học.

4.2. Ứng dụng trong nông nghiệp và y dược

Nhiều loài nấm túi có tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp và y dược. Chúng có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm sinh học, giúp kiểm soát dịch hại và cải thiện sức khỏe con người.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu đa dạng sinh học họ nấm túi tại khu bảo tồn thiên nhiên Copia và vườn quốc gia Xuân Sơn đã mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu sinh học. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho khoa học và thực tiễn.

5.1. Tầm quan trọng của bảo tồn đa dạng sinh học

Bảo tồn đa dạng sinh học là cần thiết để duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái. Nghiên cứu này góp phần nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo tồn các loài nấm túi.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc xác định thêm nhiều loài nấm túi và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến sự phát triển của chúng. Điều này sẽ giúp xây dựng các chiến lược bảo tồn hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nấm ký sinh côn trùng thuộc các họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae và Ophiocordycipitaceae (bộ Hypocreales, lớp Sordariomycetes, ngành nấm túi Ascomycota) là nhóm sinh vật có tính đa dạng sinh thái cao và mang giá trị ứng dụng thực tiễn trong bảo vệ thực vật sinh học cũng như công nghiệp dược phẩm. Nhiều chi nấm như Metarhizium, Isaria, Beauveria được sử dụng để kiểm soát sinh học các loài côn trùng gây hại, trong khi các chi Cordyceps, Ophiocordyceps chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học quý như cordycepin, adenosine, polysaccharides, cyclooligomer depsipeptides (CODs) và beauvericin với tác dụng ức chế tế bào ung thư, điều hòa miễn dịch và kháng vi sinh vật gây bệnh. Trên thế giới, ba họ nấm túi này gồm 99 chi với 1.468 loài, trong đó có 40 chi và 1.092 loài ký sinh trên đối tượng côn trùng. Tại Việt Nam, tính đến năm 2022 mới chỉ công bố 16–17 chi với 82 loài nấm túi ký sinh côn trùng tập trung ở một số khu vực như Vườn Quốc gia (VQG) Tam Đảo, VQG Pù Mát, VQG Hoàng Liên, VQG Cát Tiên và khu vực Tây Nguyên (núi Langbian, VQG Chư Yang Sin).

Khoảng trống nghiên cứu lớn tồn tại ở khu vực rừng vùng Tây Bắc và Đông Bắc Việt Nam, đặc biệt là Khu bảo tồn thiên nhiên (KBTTN) Copia (tỉnh Sơn La) và VQG Xuân Sơn (tỉnh Phú Thọ). Trước khi luận án được thực hiện, ngoài công trình của tác giả Nguyễn Thị Thuỳ Vân nghiên cứu về khả năng sinh tổng hợp CODs trên 24 mẫu nấm thuộc 6 chi (Aschersonia, Beauveria, Cordyceps, Isaria, Purpureocillium, Ophiocordyceps), chưa có công trình nào nghiên cứu toàn diện và có hệ thống về tính đa dạng sinh học, phân loại học tích hợp hình thái – sinh học phân tử và đặc tính sinh thái học của ba họ nấm túi này tại hai khu vực nêu trên.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của luận án là: Đánh giá được mức độ đa dạng sinh học của nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại KBTTN Copia và VQG Xuân Sơn, Phú Thọ.

Các nội dung nghiên cứu cụ thể được tác giả xác định và đánh số theo văn bản luận án gồm:

1. Nghiên cứu đa dạng hình thái và định loại tới loài dựa trên so sánh hình thái và sinh học phân tử.
2. Nghiên cứu mối quan hệ di truyền giữa các loài, các chi trong 03 họ nấm dựa trên phân tích trình tự các đoạn gene ITS, LSU, RPB1.
3. Đánh giá tính đa dạng sinh học của nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các loài nấm túi thuộc ba họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae ký sinh trên côn trùng và bộ nhện (Araneae).
• Phạm vi không gian: KBTTN Copia (huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La) và VQG Xuân Sơn (huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ).
• Phạm vi thời gian thu mẫu: Từ năm 2015 đến năm 2019 tại KBTTN Copia; từ năm 2017 đến năm 2019 tại VQG Xuân Sơn.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Về phân loại học quốc tế, từ năm 1901 đến năm 2007, toàn bộ các loài nấm túi ký sinh côn trùng chủ yếu được xếp chung trong họ Clavicipitaceae. Đến năm 2007, Sung và cộng sự đã công bố công trình phân tích phát sinh loài đa gene kết hợp SSU, LSU, tef1, rpb1, rpb2, tub và atp6, qua đó chính thức tách nhóm nấm này thành ba họ độc lập thuộc bộ Hypocreales gồm: Clavicipitaceae (hiện có 64 chi, 555 loài với 14 chi ký sinh côn trùng), Cordycipitaceae (23 chi, 508 loài với 16 chi ký sinh côn trùng) và Ophiocordycipitaceae (12 chi, 405 loài với 10 chi ký sinh côn trùng).

Về hình thái học, các công trình kinh điển của Kobayasi (1939–1982) đã mô tả trên 150 loài Cordyceps và 20 loài nấm ký sinh trên ve sầu, đặt nền móng cho việc phân loại dựa trên dạng thể quả, túi bào tử và bào tử túi. Samson và cộng sự đã chuẩn hóa các mô tả vi học và hình thái nuôi cấy của các dạng sinh sản vô tính (Isaria, Nomuraea, Metarhizium). Về sinh học phân tử, Schoch và cộng sự đã kiểm chứng hiệu quả nhận diện loài của các đoạn DNA, chứng minh vùng ITS có tỷ lệ khuếch đại PCR cao và xác suất nhận dạng loài là 0,73, vùng RPB1 đạt 0,76 và việc kết hợp các chỉ thị phân tử ITS, LSU, RPB1 làm tăng chỉ số nhận diện chính xác lên trên 0,78. Về hóa phân loại học, nhiều hợp chất thứ cấp đặc trưng đã được phân lập phục vụ định danh như zeorin (Conoideocrella spp., Paecilomyces cinnamomeus), beauverolides (Beauveria brongniartii), cicadapeptins (Paraisaria heteropoda), cordycepin (Cordyceps militaris) và cordypyridones (Pleurocordyceps nipponica).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu điểm lại cho thấy:

• Khu vực miền Bắc: Phạm Quang Thu và cộng sự (2009) ghi nhận Cordyceps gunnii tại VQG Tam Đảo; Phạm Quang Thu, Trần Ngọc Lân và Trương Xuân Sinh (2013) ghi nhận tại VQG Pù Mát 15 loài thuộc chi Aschersonia, 10 loài Cordyceps, 10 loài Isaria, 9 loài Ophiocordyceps, 9 loài Torrubiella và 1 loài Metacordyceps; Hoàng Quốc Bảo (2018) ghi nhận 15 loài thuộc các chi Cordyceps, Isaria, Ophiocordyceps tại VQG Hoàng Liên Sơn.
• Khu vực miền Trung và miền Nam: Lê Tấn Hưng tại VQG Cát Tiên định danh 41 loài thuộc 17 chi; Nguyễn Phương Đại Nguyên và cộng sự tại Tây VQG Chư Yang Sin ghi nhận mới Ophiocordyceps geniculata và O. lloydii; Trương Bình Nguyên và cộng sự (2010–2015) tại Langbian công bố loài mới Ophiocordyceps langbianensis và ghi nhận mới Cordyceps neovolkiana, C. pseudomilitaris.
• Các nghiên cứu ứng dụng phòng trừ sinh học: Nguyễn Hồng Ửng (2019) ứng dụng Metarhizium anisopliae trừ bọ vòi voi hại dừa; Phạm Thị Thùy sản xuất chế phẩm Beauveria và Metarhizium quy mô công nghiệp; Nguyễn Thị Thuỳ Vân khảo sát 24 mẫu nấm sinh tổng hợp CODs tại Copia và Xuân Sơn.

Vị trí của luận án: Luận án định vị là công trình nghiên cứu hệ thống đầu tiên kết hợp đồng thời phương pháp phân loại hình thái truyền thống, giải mã trình tự đa gene (ITS, LSU, RPB1) và phân tích định lượng sinh thái học cho ba họ nấm túi Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại hai khu vực rừng đặc dụng trọng yếu vùng Tây Bắc (Copia) và Đông Bắc (Xuân Sơn). Luận án giải quyết khoảng trống về dữ liệu phân loại, cập nhật danh lục taxon, bổ sung chi và loài mới cho khu hệ nấm Việt Nam và mô tả loài mới cho khoa học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết phân loại học nấm hiện đại thuộc bộ Hypocreales (Sung et al., 2007) và quan điểm phân loại học tích hợp (polyphasic taxonomy). Nghiên cứu kết hợp phương pháp định tính (phân tích hình thái đại thể, vi học, giải phẫu hiển vi) và phương pháp phân tích phân tử, sinh thái học định lượng.

Khung phương pháp thực tế gồm các quy trình:

• Phương pháp điều tra thực địa: Khảo sát theo các tuyến thu mẫu tại KBTTN Copia và VQG Xuân Sơn. Thu thập mẫu vật nấm ký sinh trên ký chủ côn trùng và nhện ở các giá thể: mặt dưới lá cây, thân gỗ mục, tầng thảm mục và trong đất. Ghi nhận tọa độ địa lý, độ cao tuyệt đối, kiểu sinh cảnh rừng, thời gian thu mẫu và tình trạng ký chủ.
• Phương pháp vi sinh và hình thái: Mẫu vật được làm sạch, chụp ảnh đại thể, quan sát và đo đếm các chỉ tiêu chất nền (stromata: kích thước, màu sắc, vị trí phân nhánh). Giải phẫu cấu trúc hiển vi dưới kính hiển vi soi nổi và kính hiển vi quang học để phân tích hình thái, kích thước của thể quả (perithecia: kiểu sắp xếp chìm, nửa chìm hoặc bám ngoài), túi bào tử (asci), cấu trúc đỉnh túi, bào tử túi (ascospore: sự phân rã hoặc không phân rã thành đơn bào tử) và các cơ quan sinh sản vô tính (phialide, conidia). Phân lập và nuôi cấy thuần khiết các chủng nấm trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo.
• Phương pháp sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số của các mẫu nấm. Thực hiện phản ứng chuỗi trùng hợp (PCR) khuếch đại ba vùng gene mục tiêu: vùng ITS (ITS1–5.8S–ITS2), vùng tiểu phần lớn ribosome 28S (LSU) và đoạn gene mã hóa tiểu đơn vị lớn thứ nhất của RNA polymerase II (RPB1). Sản phẩm PCR được tinh sạch và giải trình tự nucleotide. Xử lý chuỗi trình tự bằng phương pháp so sánh tương đồng qua công cụ BLAST trên cơ sở dữ liệu GenBank, căn chỉnh đa chuỗi và dựng cây phát sinh loài (phylogenetic tree) để xác định mối quan hệ di truyền giữa các taxon.
• Phương pháp phân tích sinh thái: Sử dụng các công thức toán học thống kê để phân tích số lượng cá thể, số lượng taxon, tỷ lệ phần trăm phân bố theo chi, theo đai độ cao (<1.000 m và ≥1.000 m), theo các dạng sinh cảnh rừng, biến động mùa vụ theo tháng và cấu trúc phổ ký chủ.

Nhóm phương pháp	Kỹ thuật và công cụ áp dụng	Đối tượng / Chỉ tiêu phân tích
Thực địa & Sinh thái	Khảo sát tuyến, định vị GPS, ghi nhận đai cao, sinh cảnh	Mẫu nấm và xác ký chủ côn trùng, bộ nhện
Hình thái & Vi sinh	Kính hiển vi quang học, kính soi nổi, môi trường phân lập	Chất nền, thể quả, túi bào tử, bào tử túi, cấu trúc vô tính
Sinh học phân tử	PCR, giải trình tự chuỗi, BLAST, dựng cây phát sinh loài	Trình tự 3 đoạn gene: ITS, LSU (28S), RPB1
Toán sinh học	Thống kê số lượng, tỷ lệ %, phân tích chỉ số đa dạng	Biến động theo vùng, mùa, sinh cảnh, độ cao, ký chủ

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về giới Nấm và nhóm nấm ký sinh côn trùng, vai trò của hình thái học, sinh học phân tử và hóa học trong phân loại học nấm túi. Tác giả trình bày vị trí phân loại của ba họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae trong bộ Hypocreales, lớp Sordariomycetes, ngành Ascomycota. Chương này tổng kết chi tiết đặc điểm hình thái chất nền, 6 dạng sắp xếp thể quả theo Kobayasi, cấu trúc túi bào tử và bào tử túi, các dạng sinh sản vô tính (Beauveria, Isaria, Gibellula, Lecanicillium, Metarhizium...).

Về sinh thái học, chương điểm luận mối quan hệ giữa nấm ký sinh và các bộ ký chủ chính gồm Coleoptera, Lepidoptera, Hemiptera, Hymenoptera, Diptera, Orthoptera, Blattodea, Mantodea và bộ Araneae (nhện), cũng như các nhân tố độ ẩm, nhiệt độ, đai độ cao và diễn thế sinh cảnh rừng. Về hoạt tính sinh học, chương tổng hợp các hợp chất kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus và ức chế tế bào ung thư (cordycepin, adenosine, cicadapeptins, beauvericin, cycloheptapeptides...). Tình hình nghiên cứu trên thế giới tại Châu Á, Châu Âu, Châu Úc, Châu Mỹ, Châu Phi và lịch sử nghiên cứu tại Việt Nam (ghi nhận 17 chi, 82 loài tính đến năm 2022) được trình bày đầy đủ kèm theo mô tả điều kiện tự nhiên, địa hình, khí hậu của KBTTN Copia (Sơn La) và VQG Xuân Sơn (Phú Thọ).

Họ nấm	Số lượng chi trên thế giới (tính đến 2022)	Tổng số loài	Số chi ký sinh côn trùng
Clavicipitaceae	64	555	14
Cordycipitaceae	23	508	16
Ophiocordycipitaceae	12	405	10

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn vật liệu nghiên cứu thu thập tại KBTTN Copia và VQG Xuân Sơn; các thiết bị, dụng cụ, hóa chất tách chiết DNA, môi trường nuôi cấy nhân tạo vi sinh vật. Tác giả trình bày quy trình phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa theo các tuyến khảo sát; quy trình phân tích hình thái vi học và giải phẫu mô học; quy trình kỹ thuật sinh học phân tử (tách chiết DNA, điều kiện chu nhiệt PCR nhân bản các đoạn gene ITS, LSU, RPB1, tinh sạch và đọc trình tự). Các công thức toán học sinh thái để xử lý số liệu đa dạng sinh học và sơ đồ tổng quát các bước nghiên cứu trong luận án được thiết lập đồng bộ.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được:

• Đa dạng chủng và định danh: Phân lập và mô tả chi tiết đặc điểm hình thái đại thể, vi học của các loài nấm túi thuộc 3 họ tại hai khu vực nghiên cứu. Đã xác định được 33 taxa thuộc 13 chi của 3 họ.
• Phân tích phát sinh loài phân tử: Thiết lập các cây phát sinh loài di truyền dựa trên phân tích đơn đoạn gene và kết hợp đa đoạn gene (ITS_LSU_RPB1, ITS_LSU, ITS, LSU) cho các chi Isaria, Gibellula, Beauveria, Simplicillium, Cordyceps, Purpureocillium, Ophiocordyceps, Conoideocrella, Hypocrella, Metarhizium, Metacordyceps, và các loài đơn lẻ như Leptobacillium leptobactrum, Lecanicillium kalimantanense, Ophiocordyceps multiperitheciata, Ophiocordyceps xuansonae.
• Danh lục và phát hiện phân loại:
  • Định danh chính xác 25 loài, ghi nhận 08 taxon chưa định danh tới loài (xác định tới cấp chi).
  • Ghi nhận mới 02 chi nấm ký sinh côn trùng cho khu hệ nấm Việt Nam: Simplicillium và Leptobacillium.
  • Ghi nhận mới 09 loài cho khu hệ nấm Việt Nam: Ophiocordyceps campes, Ophiocordyceps xuansonae, Cordyceps bassiana, Cordyceps cicada, Isaria fumosorosea, Lecanicillium kalimantanense, Leptobacillium leptobactrum, Metacordyceps yongmunensis, trong đó có 01 loài mới cho khoa học là Ophiocordyceps xuansonae.
• Đa dạng sinh thái học:
  • Biến động theo thời gian: Phân tích số lượng mẫu thu được từ năm 2015 đến 2019 tại Copia và từ năm 2017 đến 2019 tại Xuân Sơn; số lượng mẫu biến động rõ rệt giữa các tháng trong năm gắn liền với mùa mưa và mùa khô.
  • Phân bố theo sinh cảnh và độ cao: Đánh giá sự khác biệt về thành phần loài giữa các dạng sinh cảnh rừng tự nhiên nguyên sinh, rừng phục hồi và thảm thực vật; phân tích sự phân hóa ở đai độ cao dưới 1.000 m (nhiệt độ 25–28°C, ưu thế các loài Clavicipitaceae, Cordycipitaceae sáng màu) và trên 1.000 m (nhiệt độ thấp, ưu thế các loài Ophiocordyceps có chất nền tối màu, vỏ thể quả cứng).
  • Phổ ký chủ: Đánh giá cấu trúc ký chủ của 33 taxa nấm tại hai khu vực nghiên cứu trên các bộ Coleoptera, Lepidoptera, Hemiptera, Hymenoptera và bộ Araneae.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận:

• Xây dựng danh lục gồm 33 taxa nấm túi ký sinh côn trùng thuộc 13 chi của 3 họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại KBTTN Copia (tỉnh Sơn La) và VQG Xuân Sơn (tỉnh Phú Thọ). Thiết lập cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh gồm bản mô tả hình thái, hình ảnh mẫu vật đại thể, cấu trúc vi thể hiển vi và trình tự các đoạn gene chỉ thị phân tử (ITS, LSU, RPB1).
• Bổ sung 02 chi nấm ký sinh côn trùng mới ghi nhận cho khu hệ nấm Việt Nam: Chi Simplicillium và chi Leptobacillium.
• Bổ sung 09 loài nấm ký sinh côn trùng mới ghi nhận cho khu hệ nấm Việt Nam gồm: Ophiocordyceps campes, Ophiocordyceps xuansonae, Cordyceps bassiana, Cordyceps cicada, Isaria fumosorosea, Lecanicillium kalimantanense, Leptobacillium leptobactrum, Metacordyceps yongmunensis, trong đó có 01 loài mới cho khoa học là Ophiocordyceps xuansonae.
• Mô tả chi tiết đặc điểm hình thái và sinh học phân tử của 08 taxon nấm được xác định đến cấp chi, cung cấp dẫn liệu ban đầu cho các loài tiềm năng mới.
• Đánh giá có hệ thống mối quan hệ di truyền phát sinh loài của các taxon nấm túi ký sinh côn trùng tại khu vực Tây Bắc và Đông Bắc dựa trên phân tích kết hợp đa đoạn gene.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng:

• Cung cấp dữ liệu sinh thái học thực nghiệm về ảnh hưởng của sinh cảnh rừng, đai độ cao, mùa vụ và phổ ký chủ đối với sự phân bố của nấm túi ký sinh côn trùng tại hai khu rừng đặc dụng Copia và Xuân Sơn.
• Tạo lập nguồn dữ liệu khoa học chuẩn xác làm căn cứ phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu phân loại sinh học, bảo tồn nguồn gene vi sinh vật rừng và cung cấp nguồn chủng giống phục vụ nghiên cứu tách chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học cho ngành y - dược và sản xuất chế phẩm sinh học bảo vệ cây trồng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Trong tổng số 33 taxa ghi nhận, vẫn còn 08 chủng nấm mới chỉ xác định được đến cấp chi do chưa đủ cơ sở dữ liệu hình thái và trình tự phân tử để khẳng định tên loài chính thức.
• Phạm vi nghiên cứu thực địa giới hạn tại hai khu vực đại diện là KBTTN Copia (Sơn La) và VQG Xuân Sơn (Phú Thọ) trong giai đoạn thu mẫu 2015–2019, chưa bao quát toàn bộ các sinh cảnh rừng khác thuộc vùng núi Tây Bắc và Đông Bắc.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Tiếp tục giải mã bổ sung các đoạn gene mã hóa protein chuyên sâu (như tef1, rpb2, tub) và nghiên cứu chu trình sinh sản, đặc điểm nuôi cấy thuần khiết để định danh chính xác 08 taxon chưa xác định tới loài.
• Mở rộng phạm vi điều tra thu thập mẫu tại các vườn quốc gia và khu bảo tồn lân cận.
• Tiến hành phân tích hóa học, thử nghiệm hoạt tính sinh học (kháng khuẩn, ức chế tế bào ung thư) và khả năng sinh tổng hợp các hợp chất có giá trị (cordycepin, CODs) từ các chủng nấm đã phân lập được.

Giá trị tham khảo

Luận án mang giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng và lĩnh vực:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Vi sinh vật học, Nấm học, Công nghệ sinh học và Tài nguyên sinh vật: Là tài liệu tham khảo về quy trình phân loại học tích hợp kết hợp giải phẫu hình thái vi học với phân tích phát sinh loài đa gene (ITS, LSU, RPB1).
• Các nhà khoa học lĩnh vực Hóa dược và Y học cổ truyền: Cung cấp danh mục các loài nấm dược liệu thuộc chi Cordyceps, Ophiocordyceps, Isaria và thông tin về các chủng có tiềm năng sinh tổng hợp các hoạt chất có hoạt tính sinh học.
• Cán bộ quản lý bảo tồn thiên nhiên, ngành Lâm nghiệp và Nông nghiệp: Dữ liệu về phân bố sinh thái, mùa vụ và phổ ký chủ côn trùng gây hại là cơ sở để xây dựng các giải pháp quản lý dịch hại bằng biện pháp sinh học và bảo tồn đa dạng sinh học rừng đặc dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã ghi nhận bao nhiêu taxon nấm túi ký sinh côn trùng tại hai khu vực nghiên cứu? Luận án đã ghi nhận tổng số 33 taxa thuộc 13 chi của 3 họ nấm túi Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae tại KBTTN Copia (Sơn La) và VQG Xuân Sơn (Phú Thọ).

2. Những phát hiện mới về mặt phân loại học nấm của luận án là gì? Luận án đã định danh 25 loài, ghi nhận mới 02 chi nấm ký sinh côn trùng cho khu hệ nấm Việt Nam (Simplicillium, Leptobacillium), ghi nhận mới 09 loài cho Việt Nam (Ophiocordyceps campes, O. xuansonae, Cordyceps bassiana, C. cicada, Isaria fumosorosea, Lecanicillium kalimantanense, Leptobacillium leptobactrum, Metacordyceps yongmunensis), trong đó có 01 loài mới cho khoa học là Ophiocordyceps xuansonae, cùng 08 taxon được xác định đến cấp chi.

3. Luận án sử dụng những chỉ thị phân tử nào để phân tích phát sinh loài di truyền? Nghiên cứu sử dụng 3 đoạn gene chỉ thị phân tử gồm: vùng ITS (vùng đệm phiên mã nội bộ rDNA), vùng LSU (đoạn gene mã hóa tiểu phần lớn ribosome 28S) và đoạn gene RPB1 (mã hóa tiểu đơn vị lớn thứ nhất của RNA polymerase II).

4. Ba họ nấm túi trong nghiên cứu ký sinh trên những nhóm ký chủ nào? Các loài nấm túi được ghi nhận ký sinh trên nhiều bộ côn trùng gồm: Coleoptera (bộ cánh cứng), Lepidoptera (bộ cánh vảy), Hemiptera (bộ cánh nửa), Hymenoptera (bộ cánh màng) và lớp hình nhện thuộc bộ Araneae (bộ nhện).

5. Nghiên cứu trước đây tại Copia và Xuân Sơn đã ghi nhận những gì và luận án đã mở rộng như thế nào? Trước luận án, chỉ có nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Thuỳ Vân khảo sát 24 mẫu nấm thuộc 6 chi (Aschersonia, Beauveria, Cordyceps, Isaria, Purpureocillium, Ophiocordyceps) về khả năng sinh CODs. Luận án đã mở rộng toàn diện lên 33 taxa thuộc 13 chi của cả 3 họ, hoàn thiện mô tả hình thái hiển vi, phân tích phát sinh loài đa gene và đánh giá sinh thái học phân bố.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Đình Việt là công trình khoa học chuyên ngành Vi sinh vật học, cung cấp dẫn liệu có hệ thống về tính đa dạng sinh học của ba họ nấm túi ký sinh côn trùng Clavicipitaceae, Cordycipitaceae và Ophiocordycipitaceae tại KBTTN Copia và VQG Xuân Sơn. Thông qua phương pháp phân loại tích hợp giữa hình thái học vi cấu trúc và sinh học phân tử đa gene (ITS, LSU, RPB1), luận án đã xác định được 33 taxa thuộc 13 chi, bổ sung 02 chi mới, 09 loài ghi nhận mới cho khu hệ nấm Việt Nam và 01 loài mới cho khoa học (Ophiocordyceps xuansonae). Các kết quả nghiên cứu về phân loại học, mối quan hệ di truyền và sinh thái học phân bố tạo cơ sở khoa học phục vụ công tác bảo tồn nguồn gene vi sinh vật rừng và định hướng khai thác hoạt chất sinh học ứng dụng trong nông nghiệp và y dược.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Đa dạng và hệ thống phân loại nấm và nấm ký sinh côn trùng 1. Giới thiệu về giới nấm và nấm ký sinh côn trùng Giới Nấm gồm những sinh vật nhân thực dị dưỡng, có cấu trúc cơ thể đơn bào hoặc đa bào, có kiểu dinh dưỡng hấp thu, phương thức sống hoại sinh, ký sinh hoặc cộng sinh. Nấm có cấu trúc thành tế bào chứa chitin, sinh sản bằng bào tử (hữu tính và vô tính) [27, 28].

Các nghiên cứu hiện nay ước tính có 1,5 triệu loài hoặc 2,2 - 3,8 triệu loài nấm khác nhau, nhưng chỉ có khoảng (3% - 8% tổng số) là được mô tả [29]. Sự phát triển của sinh học phân tử, tin sinh học và sự tập trung nghiên cứu nấm học trong hơn hai thập kỷ qua đã làm cho số lượng nấm mới được phát hiện tăng nhanh chóng. Cây phân loại nấm thay đổi theo các kết quả nghiên cứu, trong đó có nhiều lớp mới, ngành mới được phát hiện và công bố. Mặc dù vậy, một trong những hệ thống phân loại được nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam chất nhận là giới nấm được phân chia thành 5 ngành gồm: Nấm thích ty (Chytridiomycota), nấm tiếp hợp (Zygomycota), nấm mạch (Glomeromycota), nấm túi (Ascomycota), nấm đảm (Basidiomycota) [27, 28].

Ngành nấm túi có đặc điểm bào tử hữu tính được hình thành trong túi, sợi nấm có vách ngăn, khoang thường đơn nhân, có mặt ở nhiều môi trường sống khác nhau. Ngành nấm túi có phạm vi phân bố rộng lớn nhất, số lượng loài lớn nhất với 9070 chi và 92724 loài được công nhận [7, 30]. Senanayake ước tính riêng ngành nấm túi có số lượng từ 1,37 đến 2,56 triệu loài [31]. Giới nấm có vai trò quan trọng trong công nghiệp, thương mại, vai trò trong y học, thực phẩm, vai trò trong nông nghiệp.

Với những ý nghĩa quan trọng nấm ngày càng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Một số ví dụ có thể kể đến như: nghiên cứu nấm bệnh trên cây trồng và vật nuôi, nghiên cứu sản xuất các loại enzyme ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, kháng sinh (penicillin, steroid, cyclosporin…). Ngoài ra, một số nấm được sử dụng như 6 những mô hình nghiên cứu về cơ chế sinh học phân tử, tế bào. Nấm ngày càng được sử dụng phổ biến trong kiểm soát sinh học, thay thế thuốc trừ sâu hóa học để chống lại côn trùng gây hại, tuyến trùng và nấm bệnh hại cây trồng [30].

Nấm KSCT không tạo thành một nhóm đơn ngành mà được phân bố vào 6 nhóm gồm: Oomycetes, Microsporidia, Entomophtoromycota, Chytridiomycota, Basidiomycota, Ascomycota. Oomycetes không phải là nấm nhưng trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã xếp chúng vào nấm do đặc điểm cơ thể và sinh học rất giống với nấm. Ngày nay, chúng được xếp vào giới Chromista, ngành Oomycota nhưng tên gọi trong tiếng Việt vẫn là Nấm noãn và vẫn được các nhà nấm học nghiên cứu [32]. Hiện nay, Oomycetes có 6 chi, 12 loài KSCT [1]; Microsporidia là một ngành trong giới Protozoa, gồm các cơ thể ký sinh đơn bào ở động vật và động vật nguyên sinh, thường được sử dụng để khống chế các loại côn trùng gây hại [33].

Nhóm Microsporidia có 143 chi với hơn 1200 loài ký sinh gây bệnh. Trong đó có 69 chi, 329 loài có khả năng lây nhiễm trên côn trùng [1]; Entomophthoromycota là một ngành nấm có 14 chi với hơn 200 loài ký sinh trên côn trùng [1, 34]; Ngành nấm Chytridiomycota có 4 chi, 65 loài nấm ký sinh chủ yếu trên ruồi [1]; Ngành nấm Basidiomycota có 3 chi ký sinh trên côn trùng với 240 loài [1]. Ngành nấm túi có số lượng các loài nấm KSCT lớn nhất với 1512 loài, phân bố ở 1 số lớp, bộ được thể hiện ở bảng 1.