Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Chi Kinh giới (Elsholtzia Willd.) thuộc họ Bạc hà (Lamiaceae), là nhóm thực vật có giá trị sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền tại nhiều quốc gia châu Á. Trên thế giới, chi này có khoảng 40 loài phân bố chủ yếu ở vùng ôn đới và núi cao nhiệt đới. Tại Việt Nam, Thực vật chí Việt Nam trước đây ghi nhận 7 loài và 1 thứ bao gồm: Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyland., Elsholtzia blanda (Benth.) Benth., Elsholtzia pilosa (Benth.) Benth., Elsholtzia penduliflora W.W. Smith, Elsholtzia rugulosa Hemsl., Elsholtzia communis (Collett. & Hemsl.) Diels, Elsholtzia winitiana Craib, cùng thứ Elsholtzia winitiana var. dongvanensis Phuong. Sau đó, công bố bổ sung của tác giả Hoàng Thanh Sơn đã ghi nhận thêm loài Elsholtzia kachinensis Prain, nâng tổng số taxon trong chi lên 8 loài và 1 thứ.
Mặc dù có sự đa dạng sinh học cao, các loài thuộc chi Elsholtzia Willd. sở hữu nhiều đặc điểm hình thái tương đồng, dẫn đến nguy cơ nhầm lẫn trong quá trình thu hái, định danh và sử dụng làm dược liệu. Bên cạnh đó, tinh dầu là thành phần hóa học đặc trưng hiện diện ở tất cả các loài trong chi, tạo cơ sở quan trọng cho phân loại hóa học và khai thác dược dụng. Việc nghiên cứu chi tiết đặc điểm hình thái và cấu tạo giải phẫu có ý nghĩa thực tiễn trong phân loại học cổ điển, hỗ trợ tiêu chuẩn hóa dược liệu.
Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ của tác giả Phạm Thị Nga (Trường Đại học Dược Hà Nội, 2022) xác định hai nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Mô tả đặc điểm hình thái, đặc điểm cấu tạo giải phẫu và giám định tên khoa học một số mẫu Kinh giới thu được ở miền Bắc Việt Nam.
- Xây dựng khóa xác định loài của chi Elsholtzia Willd. ở Việt Nam.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: 10 mẫu thực nghiệm là phần trên mặt đất (lá, thân, cụm hoa) của các cây thuộc chi Elsholtzia Willd.
- Thời gian thu mẫu: Tháng 11 năm 2021.
- Địa bàn nghiên cứu: Các điểm thực địa thuộc tỉnh Lào Cai (xã Y Tý, huyện Bát Xát), tỉnh Hà Giang (xã Quản Bạ, huyện Quản Bạ) và thành phố Hà Nội (xã Chàng Sơn, huyện Thạch Thất).
- Mẫu tiêu bản khô được lưu trữ tại Phòng tiêu bản cây thuốc Trường Đại học Dược Hà Nội (mã HNIP).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận dựa trên hệ thống phân loại thực vật học: Giới Thực vật (Plantae), Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta), Lớp Ngọc lan (Magnoliopsida), Phân lớp Cúc (Asteridae), Bộ Bạc hà (Lamiales), Họ Bạc hà (Lamiaceae), Chi Kinh giới (Elsholtzia Willd.). Về mặt lý luận phân loại sinh vật, tác giả ứng dụng nguyên tắc xây dựng khóa lưỡng phân nhân tạo (dichotomous key) 6 bước dựa trên việc phân lập các cặp đặc điểm hình thái đối lập (định tính và bán định lượng) từ cấp độ tổng quát đến chi tiết.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:
- Phương pháp hình thái so sánh: Quan sát, chụp ảnh bằng máy ảnh Canon EOS 60D kết hợp kính lúp soi nổi Lebomed Luxeo-4Z trên nền đen; làm tiêu bản khô. Tác giả sử dụng 38 biến số ban đầu, sau đó chọn lọc và mã hóa 36 biến số đặc trưng ổn định (gồm 1 biến toàn cây, 4 biến thân, 10 biến lá, 21 biến hoa/cụm hoa). Dữ liệu mã hóa được xử lý bằng phân tích cụm (Cluster Analysis) trên phần mềm IBM SPSS Statistics để phân nhóm trước khi định loại.
- Phương pháp vi học (giải phẫu mô thực vật): Cắt vi phẫu thân và lá tươi/bảo quản cồn 70°, tẩy bằng nước Javen, trung hòa bằng Acid acetic, nhuộm kép bằng dung dịch Xanh methylen 1% và Đỏ son phèn. Quan sát và chụp ảnh cấu trúc mô học bằng kính hiển vi Lebomed 9135011 CxL ở độ phóng đại x10 và x40.
- Phương pháp giám định tên khoa học: So sánh hình thái với mẫu tiêu bản chuẩn (type) tại HNIP do ThS. Nghiêm Đức Trọng (Bộ môn Thực vật) thực hiện; đối chiếu các tài liệu phân loại chuẩn (Thực vật chí Việt Nam, Cây cỏ Việt Nam, Từ điển Thực vật thông dụng, Flora of China).
- Phương pháp xây dựng khóa phân loại: Kết hợp dữ liệu thực nghiệm từ 6 loài thu mẫu thực địa và dữ liệu thứ cấp từ tài liệu khoa học đối với 4 loài chưa thu được mẫu (E. pilosa, E. rugulosa, E. winitiana, E. kachinensis).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở dữ liệu về chi Elsholtzia Willd. trên thế giới và tại Việt Nam. Tác giả trình bày vị trí phân loại học, tổng quan đặc điểm thực vật chung của chi (thân vuông, lá mọc đối xẻ răng cưa, cụm hoa xim co dạng bông hoặc chùm, đài hình chuông/ống 5 thùy, tràng 2 môi, 4 nhị thò, quả 4 phân hạch). Chương này tổng kết vùng phân bố địa lý của 8 loài và 1 thứ đã được công bố tại Việt Nam, đồng thời phân tích chi tiết đặc điểm hình thái, sinh thái và mùa hoa quả của từng loài. Ngoài ra, tác giả phân tích các hệ thống khóa phân loại hiện có (khóa 33 loài của Flora of China, khóa 7 loài của Thực vật chí Việt Nam) và trình bày quy chuẩn phương pháp luận xây dựng khóa lưỡng phân trong thực vật học.
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết thông tin 10 mẫu nghiên cứu thực địa, bao gồm tọa độ GPS chính xác tại các điểm thu mẫu, danh mục hóa chất làm tiêu bản (cồn 70°, nước Javen, acid acetic, xanh methylen 1%, đỏ son phèn), thiết bị quan sát và tủ sấy Memmert UF110. Tác giả trình bày bảng danh mục 36 biến số hình thái mã hóa định lượng và định tính phục vụ phân tích cụm trên SPSS. Quy trình nhuộm kép vi phẫu và nguyên tắc phân tích cấu tạo giải phẫu mô học cơ quan sinh dưỡng (thân, gân lá, phiến lá) cũng được thiết lập cụ thể theo tiêu chuẩn thực vật dược.
| Ký hiệu mẫu |
Thời gian thu |
Địa điểm thu mẫu |
Tọa độ GPS |
| N01 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°38'19.2"E |
| N02 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°37'16.4"E |
| N03 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°37'52.4"E |
| N04 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°36'42.3"E |
| N05 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°38'16.5"E |
| N06 |
11/2021 |
Xã Chàng Sơn, huyện Thạch Thất, TP. Hà Nội |
21°02'27.4"N - 105°35'57.2"E |
| N07 |
11/2021 |
Xã Quản Bạ, huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang |
23°02'24.5"N - 105°01'24.4"E |
| N08 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°37'52.2"E |
| N09 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°37'16.2"E |
| N10 |
11/2021 |
Xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai |
22°39'05.4"N - 103°36'43.3"E |
Chương 3: Thực nghiệm, kết quả và bàn luận
Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được:
- Phân tích cụm hình thái: Phép phân tích chùm trên SPSS từ 36 biến số chia 10 mẫu thành 2 nhánh lớn và 6 nhóm rõ rệt, hoàn toàn trùng khớp với kết quả giám định tên khoa học:
- Nhóm 1 (N01, N02, N03): Elsholtzia blanda (Benth.) Benth.
- Nhóm 2 (N04, N05, N06): Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyland.
- Nhóm 3 (N07): Elsholtzia communis (Collett. & Hemsl.) Diels.
- Nhóm 4 (N08): Elsholtzia flava Benth.
- Nhóm 5 (N09): Elsholtzia fruticosa (D.Don) Rehder.
- Nhóm 6 (N10): Elsholtzia penduliflora W.W. Smith.
- Mô tả hình thái và giải phẫu 6 nhóm: Mô tả toàn diện kích thước, dạng sống, thân, lá, hoa, đài, tràng, nhị, nhụy, noãn và cấu trúc vi phẫu cắt ngang thân, gân chính, phiến lá. Cấu tạo giải phẫu thân cấp 2 thể hiện đặc trưng chung: biểu bì mang lông che chở đa bào và lông tiết đầu tròn; mô dày góc (tập trung 4-10 lớp ở 4 góc lồi); mô mềm vỏ; các đám sợi libe bắt màu xanh bao quanh libe cấp II màu hồng; vòng gỗ cấp II liên tục; mô mềm ruột ở tâm. Cấu tạo gân lá có bó dẫn hình cung ở giữa, mặt lồi quay xuống dưới; phiến lá có cấu tạo dị thể với mô giậu ở trên và mô khuyết ở dưới.
- Xây dựng khóa phân loại: Thiết lập bảng khóa lưỡng phân nhân tạo xác định 10 loài thuộc chi Elsholtzia Willd. tại Việt Nam.
- Bàn luận chuyên sâu: Phân tích sự biến dị nội loài về hình thái, mùi tinh dầu (hương borneol, rosefuran, citral) và tri thức bản địa giữa các mẫu trong loài E. blanda và E. ciliata; làm rõ giá trị phân loại của 2 loài mới ghi nhận (E. flava và E. fruticosa).
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể sau:
- Giám định chính xác tên khoa học của 10 mẫu thực nghiệm thu tại miền Bắc thành 6 loài thuộc chi Elsholtzia Willd.
| Nhóm |
Ký hiệu mẫu |
Tên khoa học giám định |
Số lượng mẫu |
Tên Việt Nam |
| Nhóm 1 |
N01, N02, N03 |
Elsholtzia blanda (Benth.) Benth. |
03 |
Kinh giới rừng, Ngùng lải |
| Nhóm 2 |
N04, N05, N06 |
Elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyland. |
03 |
Kinh giới, Kinh giới dại, Nhàn châu |
| Nhóm 3 |
N07 |
Elsholtzia communis (Collett. & Hemsl.) Diels |
01 |
Kinh giới bông |
| Nhóm 4 |
N08 |
Elsholtzia flava Benth. |
01 |
Chưa có tên tiếng Việt chính thức |
| Nhóm 5 |
N09 |
Elsholtzia fruticosa (D.Don) Rehder |
01 |
Chưa có tên tiếng Việt chính thức |
| Nhóm 6 |
N10 |
Elsholtzia penduliflora W.W. Smith |
01 |
Kinh giới rủ, Chùa dù |
- Đóng góp phát hiện mới: Ghi nhận và mô tả chi tiết đặc điểm thực vật của 02 loài chưa từng được công bố trong hệ thực vật Việt Nam (Flora of Vietnam), gồm Elsholtzia flava Benth. (mẫu N08) và Elsholtzia fruticosa (D.Don) Rehder (mẫu N09), đều thu hái tại xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai.
- Xây dựng thành công khóa phân loại lưỡng phân cập nhật cho 10 loài chi Elsholtzia Willd. tại Việt Nam, mở rộng từ các khóa 7-8 loài trước đây.
- Cung cấp bộ dữ liệu vi học chi tiết (tiêu bản vi phẫu thân, gân lá, phiến lá) làm cơ sở khoa học để phân biệt giải phẫu, kiểm nghiệm và tiêu chuẩn hóa dược liệu họ Bạc hà.
- Chỉ ra tính đa dạng hình thái và biến dị chemotype tinh dầu trong cùng một loài: loài E. blanda có sự khác biệt về kích thước lá và mùi borneol (mẫu N01); loài E. ciliata có sự khác biệt hình thái phiến lá và mùi hương giữa cây trồng làm rau gia vị (N06), cây mọc hoang (N04) và cây Nhàn châu (N05).
Các kiến nghị và đề xuất của tác giả:
- Tiến hành các thủ tục công bố khoa học bổ sung chính thức 02 loài Elsholtzia flava Benth. và Elsholtzia fruticosa (D.Don) Rehder vào hệ thực vật Việt Nam.
- Mở rộng thu thập mẫu tại các vùng địa lý khác trên toàn quốc nhằm nghiên cứu sâu hơn về đa dạng thực vật và di truyền phân tử của chi Elsholtzia.
- Thực hiện các nghiên cứu tiêu chuẩn hóa nguồn nguyên liệu và nghiên cứu ứng dụng chiết xuất, phát triển sản phẩm từ tinh dầu các loài Kinh giới.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của khóa luận:
- Phạm vi thu mẫu thực địa chỉ diễn ra trong một đợt (tháng 11/2021) tại 3 tỉnh, thành phố phía Bắc (Lào Cai, Hà Giang, Hà Nội), chưa bao phủ toàn bộ vùng sinh thái phân bố của chi Elsholtzia tại Việt Nam.
- Trong số 10 loài được đưa vào khóa phân loại, có 4 loài (E. pilosa, E. rugulosa, E. winitiana, E. kachinensis) chưa thu được mẫu thực nghiệm mà phải sử dụng dữ liệu mô tả từ tài liệu thứ cấp.
- Đề tài tập trung vào đặc điểm hình thái và giải phẫu học, chưa thực hiện phân tích định lượng thành phần hóa học tinh dầu hoặc giải trình tự gen di truyền trong phạm vi khóa luận này.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Mở rộng địa bàn thu thập mẫu thực địa ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên (nơi ghi nhận loài E. winitiana).
- Kết hợp phương pháp sinh học phân tử (DNA barcoding) và phân tích hóa học tinh dầu (GC-MS) để củng cố hệ thống phân loại hóa học và di truyền của chi Elsholtzia.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo cho:
- Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Thực vật Dược, Dược liệu học, Thực vật học, Quản lý tài nguyên sinh vật và Nông học.
- Cán bộ kiểm nghiệm, giám định viên dược liệu tại các viện kiểm nghiệm thuốc, trung tâm nghiên cứu dược liệu trong việc nhận diện vi học và tránh nhầm lẫn giữa các loài Kinh giới.
- Các nội dung đáng tham khảo chuyên sâu: Bảng mã hóa 36 biến số hình thái ứng dụng trong phân loại số trị (Numerical Taxonomy), quy trình nhuộm kép vi phẫu thân - lá dược liệu, bản mô tả chi tiết 2 loài bổ sung mới (E. flava và E. fruticosa), và bảng khóa lưỡng phân 10 loài chi Elsholtzia.
Câu hỏi thường gặp
1. Mười mẫu thực nghiệm trong đề tài được thu thập ở đâu và kết quả định danh cụ thể ra sao?
Mười mẫu (N01 đến N10) được thu hái vào tháng 11/2021 tại 3 tỉnh/thành: Lào Cai (8 mẫu tại xã Y Tý, Bát Xát: N01, N02, N03, N04, N05, N08, N09, N10), Hà Nội (1 mẫu tại Chàng Sơn, Thạch Thất: N06) và Hà Giang (1 mẫu tại Quản Bạ: N07). Kết quả định danh xác định 10 mẫu thuộc 6 loài: E. blanda (N01, N02, N03), E. ciliata (N04, N05, N06), E. communis (N07), E. flava (N08), E. fruticosa (N09) và E. penduliflora (N10).
2. Hai loài thực vật nào lần đầu tiên được phát hiện và ghi nhận bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam trong khóa luận?
Hai loài được phát hiện bổ sung là Elsholtzia flava Benth. (mẫu N08) và Elsholtzia fruticosa (D.Don) Rehder (mẫu N09). Cả hai loài này đều được thu thập tại xã Y Tý, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, trước đó chưa từng được ghi nhận trong Thực vật chí Việt Nam.
3. Phương pháp toán học và phần mềm nào được tác giả ứng dụng để phân nhóm các mẫu Kinh giới trước khi giám định?
Tác giả sử dụng phương pháp phân tích cụm (Cluster Analysis) trên phần mềm IBM SPSS Statistics, dựa trên ma trận dữ liệu mã hóa của 36 biến số hình thái ổn định (định tính và bán định lượng) của toàn cây, thân, lá và hoa/cụm hoa. Kết quả cây phân loại chùm đã chia 10 mẫu thành 6 nhóm hình thái đồng nhất, hoàn toàn khớp với kết quả giám định mẫu chuẩn.
4. Cấu tạo giải phẫu vi phẫu thân của các loài trong chi Elsholtzia có những đặc điểm mô học chung nào?
Vi phẫu thân cắt ngang thể hiện cấu tạo cấp 2 với tiết diện hình chữ nhật/vuông có 4 góc lồi rõ; biểu bì gồm một lớp tế bào mang nhiều lông che chở đa bào (3-5 tế bào) và lông tiết đầu tròn; mô dày góc phát triển mạnh ở 4 góc (từ 4 đến 10 lớp tế bào); mô mềm vỏ thành mỏng; các đám tế bào sợi libe bắt màu xanh nằm xen kẽ lớp vỏ trong bao quanh vòng libe cấp II màu hồng; vòng gỗ cấp II liên tục với các mạch gỗ tập trung ở 4 góc; mô mềm ruột ở trung tâm gồm các tế bào thành dày xếp khít.
5. Khóa xác định loài của chi Elsholtzia ở Việt Nam do tác giả xây dựng bao gồm bao nhiêu loài và dựa trên những tiêu chí phân loại chính nào?
Khóa lưỡng phân được xây dựng cho 10 loài thuộc chi Elsholtzia Willd. tại Việt Nam. Các tiêu chí hình thái tương phản chính được sử dụng gồm: kích thước và hình dạng lá bắc (rộng hình vảy/tròn/trứng đối lập với nhỏ hình mác hẹp/sợi/dùi); dạng cụm hoa (hình trụ đối lập với tạt về một phía); màu sắc tràng hoa (vàng, tím, hồng tím, trắng); đặc điểm lông mặt dưới phiến lá và dạng sống (cây bụi hay cây thân thảo).
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Thị Nga đã giải quyết toàn diện các mục tiêu nghiên cứu về hình thái, giải phẫu học và phân loại học thực nghiệm đối với 10 mẫu thuộc chi Elsholtzia Willd. thu thập tại miền Bắc Việt Nam. Nghiên cứu mang lại đóng góp quan trọng khi phát hiện và mô tả 02 loài mới bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam (Elsholtzia flava và Elsholtzia fruticosa), đồng thời nâng cấp khóa phân loại lưỡng phân của chi lên 10 loài. Các dữ liệu vi phẫu mô học và phân tích biến dị hình thái - hóa học thu được là cơ sở thực tiễn phục vụ công tác giám định, kiểm nghiệm và tiêu chuẩn hóa nguồn dược liệu chi Kinh giới.
