Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Vù hương (Cinnamomum balansae H. Lecomte) thuộc chi Quế (Cinnamomum) họ Long não (Lauraceae) là nguồn gen quý, đặc hữu của Việt Nam (IUCN, 1998) nên có rất ít các nghiên cứu được thực hiện ở trên thế giới. Tuy nhiên, các nghiên cứu về chi Cinnamomum có giá trị tham khảo tốt đối với việc định hướng các nội dung nghiên cứu của luận án.
Các nghiên cứu về chi Cinnamomum 1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học * Tên gọi, phân loại, đặc điểm hình thái: Chi Cinnamomum được đặt tên, mô tả và xếp vào họ Long não (Lauraceae) năm 1760 bởi Jacob Christian Schaeffer. Mặc dù sau đó có nhiều quan điểm tranh luận về cách phân loại này (Meissner, 1864; Bentham, 1880; Pax, 1889; Kostermans, 1957; Hutchinson, 1964; Rohwer, 1993) nhưng đến nay nó vẫn được công nhận rộng rãi trên thế giới. Lorea-Hemández (1996) đã xây dựng khóa phân loại cho 55 loài thuộc chi Cinnamomum thuộc khu vực Châu Mỹ và cho rằng, kích thước của các loài thuộc chi Cinnamomum phụ thuộc vào điều kiện khí hậu.
Các loài có phân bố ở khu vực Trung và Nam Mỹ thường là cây gỗ lớn, chiều cao có thể đạt trên 30 m như: C. effusum,… trong khi ở những vùng nóng hoặc khô hơn thường là cây gỗ nhỏ hoặc cây bụi như C. uninervium,… Đặc điểm chung các loài thuộc chi này là vỏ thường nhẵn, màu sáng, nâu, nâu đỏ, nâu xám hoặc xám và thường được bao phủ bởi địa y; cành non có thể có lông dày hoặc thưa; lá mọc cách; chiều rộng biến động lớn; dài 5-15 cm, ngoại trừ loài C. formicarium có lá dài tới 60 cm, rộng 30 cm; mặt trên và mặt dưới lá thường khác nhau về màu sắc, trong đó mặt dưới thường màu sáng hơn; lá bắc nhỏ tồn tại ở phần gốc của cụm hoa sớm rụng nhưng cũng có loài tồn tại cho tới khi quả trưởng thành; cụm hoa thường ở 6 nách lá; hoa nhỏ, lưỡng tính; cây thụ phấn chéo; quả hạch, có cuống nhỏ, mỗi quả chứa 1 hạt.
Ravindran và cộng sự, (2004), Soh Wuu- Kuang (2011),… cho rằng có 4 đặc điểm chính có thể sử dụng để phân biệt các loài thuộc chi Cinamomum bao gồm: (i) chiều dài của gân lá; (ii) mặt lá có lông; (iii) đế quả; (iv) số lượng tế bào bao phấn của nhị hoa. * Đặc điểm phân bố, sinh thái: Ở Châu Mỹ, các loài thuộc chi Cinnamomum có phân bố ở vùng trung tâm của Mexico đến phía Nam của Brazil, Paraguay và phía Bắc Argentina (Bernardi, 1962). Đa số các loài có phân bố ở độ cao 1.000 m (30 loài), và chỉ có 8 loài phân bố ở độ cao dưới 500 m, 3 loài phân bố ở độ cao trên 2. Phần lớn các loài có xu hướng phân bố ở vùng đất ẩm thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới nhưng cũng có một số phân bố ở điều kiện khô hạn hơn (G.
Lorea-Hemández, 1996). Ở Borneo có khoảng 33 loài thuộc chi Cinnamomum. Chúng mọc từ rừng núi thấp cho đến rừng núi cao với độ cao lên tới 2.500 m ở cả 2 dạng rừng nguyên sinh và thứ sinh, trên nhiều loại đất khác nhau, ngoại trừ núi đá vôi (Soh Wuu- Kuang. Lorea-Hemández (1996), Soh Wuu-Kuang (2011) đã mô tả phân bố, sinh thái của 88 loài thuộc chi Cinnamomum thuộc khu vực Châu Mỹ và Borneo nhưng các thông tin ít và tản mạn.
Đây cũng là tình trạng chung của nhiều loài khác thuộc chi này trên toàn thế giới. Theo Manhu và cộng sự (2017), trong tổng số 369 loài đã được ghi nhận thuộc Cinnamomum trên thế giới nhưng chỉ có khoảng 40 loài được nghiên cứu về đặc điểm sinh học ở các mức độ khác nhau, trong đó có 5 loài được nghiên cứu nhiều nhất là: C. Điều này cho thấy, tiềm năng nghiên cứu các loài thuộc chi Cinnamomum còn rất lớn. * Giá trị sử dụng: Nhiều loài thuộc chi Cinnamomum được biết đến là cây đa tác dụng.
Trong các bộ phận vỏ, lá, thân gỗ, rễ của cây có chứa tinh dầu và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia vị, hương liệu, dược liệu. Hai loài được biết đến nhiều nhất là C. Camphora được trồng để chiết suất long não (Camphor); còn C. verum được trồng làm gia vị hoặc chiết suất tinh dầu sử dụng trong công nghệ dược phẩm, thực phẩm ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt nổi tiếng ở Sri Lanka.
Một số loài khác cũng được dùng để làm gia vị, hương liệu, dược phẩm,… như loài C. Ngoài ra, một số loài thuộc chi Cinnamomum có thể được sử dụng để lấy gỗ làm đồ nội thất như: C. * Đa dạng di truyền: Cinnamomum cũng là chi có nhiều nguồn gen quý cần được bảo tồn, với 8 loài được sách đỏ thế giới xếp vào mức rất nguy cấp (CR); 39 loài ở mức nguy cấp (EN); và 23 loài sắp nguy cấp (VU) (IUCN, 2023). Do vậy, việc nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen quần thể và các loài thuộc chi Cinnamomum phục vụ cho công tác bảo tồn và phát triển bền vững đã được nhiều nhà nghiên cứu ở Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ, Matara, Canada và Nhật Bản quan tâm (Yan và cộng sự, 2017, Kameyama và cộng sự, 2017; Gwari và cộng sự, 2016; Sandigawad và Patil, 2011; Joy và Maridass, 2008).
Yan và cộng sự (2017) lần đầu tiên giải mã toàn bộ hệ gen thông tin của loài Long não dầu (C. longepaniculatum) bằng kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới (Illumina) và đã nhận dạng được 23.463 chuỗi lặp lại đơn giản (microsatellite, SSR). Các phát hiện này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các đoạn chứa SSR và cung cấp một bộ chỉ thị phân tử SSR sử dụng để phân tích sự khác biệt giữa các bộ gen của Long não dầu và các loài khác trong cùng một chi, họ, cũng như nghiên cứu sự đa dạng di truyền và nhân giống của loài này trong tương lai. Kameyama và cộng sự (2017) sử dụng 11 chỉ thị phân tử SSR để phân tích sự khác biệt di truyền cho loài Long não (C.
camphora) từ 817 mẫu cây ước tính hàng trăm đến hàng ngìn năm tuổi tại Nhật Bản, Trung Quốc và Đài Loan. Kết quả phân tích đã chỉ ra sự khác biệt về di truyền giữa các khu vực địa lý (Nhật Bản 8 với Trung Quốc và Đài Loan) và giảm sự đa dạng di truyền ở Nhật Bản có thể được cho là sự cô lập về mặt địa lý lâu dài. Cũng theo hướng này, Gwari và cộng sự (2016) đã sử dụng chỉ thị RAPD và ISSR để nghiên cứu cấu trúc di truyền quần thể loài Quế (C. tamala) thu được từ 3 địa điểm khác nhau của Uttarakhand Himalaya, Ấn Độ.
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy có sự biến đổi di truyền cao trong loài Quế và các dấu hiệu ISSR hữu ích đối với các nghiên cứu sự đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa các quần thể trong loài. Joy và cộng sự (2008) cũng đã sử dụng chỉ thị phân tử RAPD để phân tích đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền giữa 9 loài trong chi Cinnamomum như: C. Kết quả gợi ý rằng các mối quan hệ di truyền trong các loài thuộc chi Quế sử dụng chỉ thị RAPD có thể hữu ích cho việc cải thiện giống cây trồng và là cách hiệu quả để bảo tồn nguồn gen cũng như sử dụng những loài này. Nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nhân giống: Một số loài thuộc chi Cinnamomum có thể nhân giống bằng cả 2 hình thức vô tính và hữu tính nhưng nhân giống hữu tính vẫn phổ biến nhất hiện nay.
Hạt của các loài thuộc chi Cinnamomum nhanh mất sức nảy mầm nên việc nghiên cứu kỹ thuật thu hái và bảo quản rất quan trọng. Hạt Long não bảo quản trong điều kiện nhiệt độ 50C có thể duy trì được sức nảy mầm 1 năm. Trước đây, một số quan điểm cho rằng, hạt Long não sẽ mất sức nảy mầm nhanh nếu bảo quản khô trong điều kiện nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn chính xác, khi hạt được bảo quản ở điều kiện như vậy vẫn duy trì được sức nảy mầm 25% sau 6 tháng bảo quản (Orwa và cộng sự, 2009).
Cây Quế đã được thử nghiệm nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô. Kết quả bước đầu cho thấy, sử dụng chất điều hòa sinh trưởng NAA và BAP ở nồng độ 0,5 mg/l có tác dụng tốt cho ra rễ. Tuy nhiên, có rất ít thông tin về môi trường nuôi cấy cũng như tỷ lệ thành công (J. Ranatunga và cộng sự, 2004).
Nirmal Badu và cộng sự (2003), Long não có thể được nhân giống bằng hạt, chiết cành, giâm hom cành hoặc chồi rễ. Tuy nhiên, các phương pháp này cho hệ số nhân 9 giống thấp hơn nhiều so với nuôi cấy mô để tạo cây giống chất lượng cao phục vụ trồng rừng quy mô lớn. Vật liệu được lấy từ đỉnh sinh trưởng của chồi ngọn cây mẹ 12 năm tuổi. Môi trường có bổ sung 13,32 BA và 4,65 Kinetin có tác dụng tốt nhất đối với sự hình thành chồi trong bình nuôi cấy.
Cây con sau khi tạo rễ được cấy vào trong cốc nhiệt điện, sau đó cấy vào các túi PE để huấn luyện cây trước khi đem trồng. Cây con trồng rừng đạt tỷ lệ sống trên 90%, sinh trưởng tốt, đồng đều. Điều này cho thấy, nuôi cấy mô có thể là phương thức nhân giống triển vọng đối với nhiều loài cây khác thuộc chi Cinnamomum trong tương lai. Nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật trồng rừng: Mặc dù có số lượng loài phong phú nhưng số loài được nghiên cứu về kỹ thuật gây trồng thuộc chi Cinnamomum lại chưa nhiều, phổ biến vẫn là các loài quế (C.
burmannii) và Long não (C. Kỹ thuật trồng có sự khác biệt giữa các loài và các quốc gia hoặc khu vực. Quế Sri Lanka (C. verum) được trồng mật độ khá dày 14.000 cây/ha (1,2 m x 0,6 m) và trồng theo khóm bằng cây con (3 cây/hố) hoặc gieo hạt trực tiếp, hố có kích thước 30 cm x 30 cm x 30 cm để kinh doanh cây chồi lấy vỏ và lá chiết xuất tinh dầu (J.
Ranatunga và cộng sự, 2004). verum) được trồng với mật độ 1. Cây con được gieo trên luống và trồng khi cây 4-5 tuổi. Khi cây 8-10 tuổi bắt đầu khai thác lá cho đến hàng trăm tuổi (Akhil Baruah và Subhan C.
Ở Trung Quốc, Quế Bình là địa phương trồng Quế (C. cassia) nhiều nhất tỉnh Quảng Tây, chiếm khoảng 40% diện tích đất rừng. Hạt giống Quế được thu từ các cây trong vườn của hộ gia đình tại địa phương. Cây giống để trồng rừng 2 năm tuổi có chiều cao trên 50 cm.