ĐẶT VẤN ĐỀ Quế là một loại dược liệu quý được sử dụng từ hàng ngàn năm về trước trong các nền Y học cổ truyền ở Việt Nam, Trung Quốc…, để trị phong thấp, bong gân, viêm phế quản, ăn không tiêu, đau cơ, tiêu chảy, rối loạn kinh nguyệt, cảm lạnh,… [1], [2]. Nó cũng là một loại gia vị truyền thống, được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới; phụ gia cho các ngành công nghiệp, nguyên liệu sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, lấy gỗ, chất bảo quản thực phẩm, thuốc trừ sâu, trừ nấm có nguồn gốc thực vật [3], [4]. Năm 2021, Việt Nam là quốc gia dẫn đầu trên thế giới về diện tích trồng Quế và xuất khẩu với giá trị trên 200 triệu USD [5]. Việc phát triển mạnh trồng Quế trong khoảng 20 năm gần đây do việc thay đổi mô hình trồng, từ trồng thưa sang trồng mật độ cao và cắt tỉa để chưng cất tinh dầu cành con và lá, từ đó nâng cao thu nhập từ trồng quế cũng như có thu nhập ngay từ năm thứ tư sau khi trồng.
Việc phát triển mạnh mẽ này đặt ra nhiều thách thức cho sự phát triển bền vững và chất lượng các sản phẩm từ cây quế ở Việt Nam [6]. Sự phát triển ồ ạt trong giai đoạn gần đây đã khiến cho các vùng trồng quế có sự xáo trộn về thành phần loài, gây giảm chất lượng đầu ra của một số vùng trồng quế bản địa như Thanh Hóa, Trà My. Trong bối cảnh như vậy, các nghiên cứu trên đối tượng cây Quế ở Việt Nam chủ yếu tập trung vào mô tả đặc điểm hình thái, phân bố, đặc điểm sinh lý, sinh thái, giá trị sử dụng. Các nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử để nhận biết nguồn gen, xác định dòng/giống, nghiên cứu phát sinh loài và phân tích đa dạng di truyền mới được thực hiện theo từng địa phương và ít có liên hệ với thành phần hoạt chất trong cây.
Bởi vậy việc sử dụng kết hợp các mồi ở vùng DNA lục lạp để phân tích định danh loài [7], và định lượng thành phần hóa học trong lá Quế và vỏ Quế, trong đó quan trọng nhất là hàm lượng aldehyd cinnamic - thành phần có tác dụng sinh học và coumarin - thành phần gây ảnh hưởng đến chức năng gan [8]. Các nghiên cứu này cũng giúp đánh giá lại tình hình phân bố thực tế các loài Quế, cung cấp dữ liệu cho chọn giống, xây dựng vùng trồng, sản xuất các sản phẩm chất lượng, truy xuất được nguồn gốc rõ ràng, từ đó góp phần đưa Quế trở thành dược liệu thế mạnh và đa giá trị của Việt Nam. 1 Xuất phát từ thực tế nêu trên, đề tài:“Nghiên cứu đặc điểm thực vật, đa dạng di truyền và xác định hàm lượng aldehyd cinnamic và coumarin trong lá và vỏ thân một số mẫu Quế trồng ở Việt Nam” được thực hiện với 2 mục tiêu: 1. Phân tích đặc điểm thực vật và đa dạng di truyền của một số mẫu Quế trồng ở Việt Nam.
Xác định hàm lượng aldehyd cinnamic và coumarin trong lá và vỏ thân một số mẫu Quế trồng ở Việt Nam. Tổng quan về cây Quế 1.1 Về thực vật 1. Vị trí phân loại Các loài mang tên Quế tại Việt Nam thuộc chi Cinnamomum Schaeffer. Tên tiếng Việt là chi Quế hay chi Long Não.
Đây là một chi lớn, có giá trị kinh tế cao trong họ Lauraceae (Long Não) [9]. Theo hệ thống phân loại của Armen Takhtajan trong “Flowering Plants” (2009) [5], chi Cinnamomum được sắp xếp theo thứ tự phân loại như sau: Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta) Lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida) Phân Lớp Ngọc Lan (Magnoliidae) Bộ Long Não (Laurales) Họ Long Não (Lauraceae) Chi Quế (Cinnamomum) Chi Cinnamomum có khoảng 250 loài, trong đó Trung Quốc có 49 loài, Ấn Độ có 15 loài. Ở Việt Nam năm 1991, chi Cinnamomum đã được nhà thực vật Việt Nam là Phạm Hoàng Hộ đã mô tả 40 loài, đến năm 2003 thêm 3 loài, nâng tổng số lên 43 loài và có hình vẽ minh họa [6]. Nhà thực vật Nguyễn Kim Đào năm 1994 đã thống kê được 42 loài [10], năm 2003 thống kê được thêm 2 loài và một thứ, nâng tổng số loài thống kê được lên 44 loài và 1 thứ [11].
Đến năm 2016, “Nghiên cứu phân loại chi Long Não (Cinnamomum Schaeff.) tại Việt Nam” đã đưa ra Khóa tra cho 22 loài trong chi Cinnamomum ở Việt Nam, góp phần vào việc nghiên cứu phân loại thực vật Việt Nam nói chung và chi này nói riêng [11]. Năm 2017, Thực Vật chí Việt Nam – tập 20 Họ Long Não được xuất bản. Hiện nay, đây là cuốn sách cung cấp đầy đủ nhất về khóa phân loại, mô tả cho các loài 3 thuộc chi Cinnamomum tại Việt Nam. Bao gồm 49 loài và 2 thứ.
Tuy nhiên, vẫn còn 12 loài chưa đầy đủ thông tin [10]. Đặc điểm thực vật chi cinnamomum Thực vật chí Trung Quốc [12] và Thực vật chí Việt Nam [10], có cùng những quan điểm về đặc điểm thực vật chi Cinnamomum như sau: Cây gỗ thường xanh hoặc cây bụi. Vỏ, cành và lá cây thường có mùi thơm. Chồi có hoặc không có dạng vảy, nếu có vảy, các vảy có thể nhìn rõ hoặc không rõ lắm, được xếp chồng lên nhau.
Lá mọc so le, so le hai hàng hay mọc đối, đôi lúc mọc tập trung ở ngọn, dày và cứng, có ba gân chính xuất phát từ gốc lá. Cụm hoa dạng chùm ở nách lá, gần ngọn, hoặc ngọn, gồm (1–)3 cụm xim, mỗi cụm xim chứa từ 3 hoa trở lên. Hoa vàng hoặc trắng, kích thước từ nhỏ đến vừa, hoa lưỡng tính. Đài hàn liền ngắn, hình chén, hoặc hình chuông, tràng hoa 6 gần đều, rụng hoàn toàn khi hoa nở hoặc một phần trên cùng,cùng rụng sau khi hoa nở, hiếm khi toàn bộ hoa hoặc một số phần của nó không rụng.
Nhị hữu thụ 9 (hiếm khi nhiều hay ít hơn), xếp thành 3 vòng; bao phấn 4 ô (hiếm khi 2); 2 vòng ngoài bao phấn hướng vào trong, không tuyến; vòng nhị thứ 3 bao phấn hướng ra ngoài, có 2 tuyến; vòng thứ 4 có 3 nhị lép, hình mũi mác hoặc hình tim, có chân. Bầu có độ dài bằng vòi nhụy, núm nhụy có hình đầu, hoặc đĩa, đôi khi được chia thành 3 thùy. Quả mọng được bao bọc bởi cốc (đấu) ở phần dưới quả, cốc có thể có hình chuông hay hình ly, có mép cắt ngang hình chữ nhật, hoặc lượn sóng, răng cưa không đều hoặc đôi khi phần đỉnh có thể chia thành 6 phần tương tự nhau [10], [11]. Phân bố Chi Cinnamomum gồm khoảng 250 loài trên thế giới, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Châu Á, Châu Đại Dương và Nam Mỹ [4], [10], [12].
Tại Việt Nam, trong số 49 loài đã được xác định trong chi Cinnamomum, có 27 loài mang tên “Quế”, phân bố ở các vùng rừng núi trong cả nước[1], [6], [10], [13]. Phần lớn các tài liệu trong nước đến nay cho rằng Việt Nam có 3 loài Quế, bao gồm [13], [14]. 4 1) Cinnamomum cassia (Quế Trung Quốc, Quế đơn, Quế bì), phân bố chủ yếu ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. 2) Cinnamomum loureirii (Quế Thanh), phân bố chủ yếu ở vùng Đông Trường Sơn, tập trung nhiều ở vùng Bắc Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Quảng Ngãi.
3) Cinnamomum zeylanicum (Quế Quan, Quế Sri Lanka), phân bố ở cực Nam Trung Bộ nước ta. Đặc điểm sinh thái Quế là một loài cây nhiệt đới thích hợp ở các vùng ẩm, mưa nhiều, lượng mưa lớn hơn 2000 mm/năm, ưa đất sét pha cát, dễ thoát nước, đất sâu trên 1m, ẩm, mát, phát triển trên các loại đá macma chua (phiến thạch mica, phiến thạch sét…). Quế phát triển không tốt trên đất phù sa quá xốp. Trên đất đá vôi chua, mặn, ngập nước hoặc đã bị đá ong hoá không trồng quế được [10],[12].
Quế là cây nhiệt đới ẩm, cây gỗ ưa sáng, tuy nhiên giai đoạn cây nhỏ cần phải được che bóng. Ở giai đoạn trưởng thành 3 - 4 năm cây cần được tạo điều kiện đầy đủ về ánh sáng để cây sinh trưởng và phát triển tốt, hàm lượng và chất lượng tinh dầu cao [10]. Cây có bộ rễ phát triển rất mạnh, ăn sâu và lan rộng trong đất nên cây có khả năng sinh trưởng và phát triển rất mạnh. Cây trồng từ giai đoạn gieo ươm đến 3,5 tuổi có thể đạt chiều cao khoảng 2,2 - 2,7 m.
Cây ở giai đoạn 9 năm tuổi có chiều cao đạt khoảng 6,5 - 7,2 m và đường kính thân trung bình 20 - 21cm. Đặc biệt, cây Quế có khả năng tái sinh bằng chồi gốc rất mạnh. Vì thế sau khi thu cây lấy vỏ, người ta có thể tiếp tục chăm sóc chồi gốc để chồi gốc phát triển thanh cây và tiếp tục thu hoạch [10]. Đa dạng di truyền Năm 2007 Govinden và cộng sự nghiên cứu mã vạch DNA của cây quế bản địa.
Thành phần tinh dầu của lá và vùng đệm phiên mã nội bộ không mã hóa (ITS2), bằng cách khuếch đại PCR và giải trình tự DNA để đánh giá việc sử dụng vùng đó trong ứng dụng mã vạch DNA C. Cây phát sinh chủng loại được xây dựng bằng phương pháp phân cụm UPGMA. Kết quả cho thấy trình tự nucleotide một phần ITS2 của cả 7 chủng địa lý là giống hệt nhau [15]. 5 Năm 2009 Pushpa và cộng sự; đánh giá mối liên quan di truyền giữa các loài Cinnamomum ở Sri Lanka, có 9 loài Cinnamomum.
Sử dụng phương pháp phân loại dựa hình thái, sinh lý, sinh hóa và thành phần tinh dầu, sử dụng kết hợp kỹ thuật phân tử để xác định chính xác. Kết quả so sánh trình tự nucleotide của các vùng cpDNA và ITS rDNA ở 8 loài Cinnamomum, phát hiện sự khác biệt về trình tự ở trnL intron, trnL-trnF IGS, trnT-trnL IGS, trnH-psbA IGS và ITS rDNA. Điều này cho thấy vùng cpDNA ít biến đổi, nhưng vẫn có giá trị trong phân loại di truyền. Vùng ITS rDNA hiệu quả hơn trong việc xác định loài Cinnamomum [16].
Năm 2010 tác giả Miss Jittra Jansote đã đánh giá đa dạng di truyền quần thể Quế ở miền Nam Thái Lan, dựa trên 73 mẫu giống Quế thuộc 17 loài (8 loài đã biết và 9 loài chưa xác định), phân tích đặc điểm hình thái; thân, lá, hoa, quả, sử dụng 10 mồi RAPD để đánh giá đa dạng di truyền. Phân tích dữ liệu bằng phần mềm NTSYS version 2. Kết quả thu được 8 băng DNA, 75 băng đa hình (chiếm 96,15%), hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0,397 đến 0,987, trung bình 0,641. Có 73 mẫu giống Quế được chia thành 5 nhóm; C.
ilicioides có mối quan hệ di truyền gần gũi nhất (hệ số tương đồng di truyền trung bình cao nhất: 0,843). mollisimum có mối quan hệ di truyền xa nhất (hệ số tương đồng di truyền trung bình thấp nhất 0,522).