Luận văn: Đặc điểm sinh học, sinh thái và nhân giống vô tính cây Đẳng sâm bắc

Toàn văn luận văn thạc sĩ về đặc điểm sinh học, sinh thái và kỹ thuật nhân giống vô tính loài cây dược liệu quý Đẳng sâm bắc (Codonopsis pilosula).

• Tác giả: Phạm Ngọc Cường
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Công Hoan
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học và nhân giống vô tính loài cây Đẳng sâm bắc (Codonopsis pilosula (Franch.) tại Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ lâm nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Đặc điểm sinh học của Đẳng sâm bắc

Đẳng sâm bắc (Codonopsis pilosula) là một loài thực vật quý giá trong y học cổ truyền Việt Nam. Cây có đặc điểm sinh học độc đáo với thân bao quanh có lông mềm, lá đơn và hoa nhỏ màu vàng xanh. Hệ thống rễ phát triển sâu vào đất, giúp cây hấp thụ dinh dưỡng hiệu quả. Quá trình sinh trưởng của cây Đẳng sâm kéo dài từ 2-3 năm mới đạt độ trưởng thành. Đặc điểm sinh học này có liên quan mật thiết đến khả năng tích luỹ các hợp chất hoạt tính như polysaccharide, alkaloid và flavonoid. Những hợp chất này là cơ sở cho công dụng dược liệu của cây.

1.1. Đặc điểm hình thái thân và lá

Thân của Đẳng sâm bắc mọc vân hay leo trên các thực vật khác, chiều dài từ 1-3 mét. Lá có hình bầu dục hoặc hình tim, mọc so le, có gân rõ ràng. Bề mặt lá phủ một lớp lông mịn giúp cây chống chịu khô hạn. Chiều dài lá thường từ 3-8 cm, đặc điểm này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định cây Đẳng sâm chất lượng cao.

1.2. Đặc điểm hoa quả và hệ rễ

Hoa của cây Đẳng sâm mọc đơn lẻ hoặc từng cụm nhỏ, màu vàng xanh với 5 cánh. Quả là hộp chứa nhiều hạt nhỏ nhẹ dễ phát tán bằng gió. Hệ rễ phát triển thành một củ gốc mật độ cao, đây chính là phần có giá trị dược liệu cao nhất. Độ sâu của rễ có thể đạt 30-50 cm trong đất.

II. Đặc điểm sinh thái học và phân bố

Sinh thái học của Đẳng sâm bắc thể hiện sự thích ứng tuyệt vời với môi trường rừng ôn đới. Cây ưa thích vị trí bán bóng, độ ẩm từ 60-80%, và đất có hàm lượng chất hữu cơ cao. Tại khu vực Vị Xuyên, Hà Giang, Đẳng sâm phân bố chủ yếu ở độ cao 1000-1600m nơi có tầng che rậm. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 15-20°C tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cây. Độ pH đất từ 5,5-6,5 là phạm vi tối ưu. Nơi phân bố tự nhiên của cây có tỷ lệ mưa cao, giúp duy trì độ ẩm đất ổn định.

2.1. Điều kiện sinh thái ưu tiên

Cây Đẳng sâm bắc yêu cầu môi trường sống đặc biệt. Cây cần ánh sáng vừa phải, không chịu được ánh nắng trực tiếp quá lâu. Độ ẩm không khí từ 70-85% là điều kiện tối ưu, vì thế cây phân bố nhiều ở các khu rừng lạnh ẩm. Đất phải tốt, thông thoáng, giàu chất hữu cơ và micronutrient.

2.2. Phân bố địa lý và các quần xã thực vật

Tại Việt Nam, Đẳng sâm bắc được tìm thấy ở Tây Bắc, các vùng núi cao như Hà Giang, Cao Bằng. Quần xã thực vật nơi cây phân bố gồm các loài gỗ như Pinus kesiya, Cunninghamia lanceolata. Trong tầng bụi và cỏ, Đẳng sâm cạnh tranh với các loài như Smilax glabra, Dioscorea spp. để chiếm dụng không gian và ánh sáng.

III. Nhân giống vô tính bằng phương pháp giâm hom

Nhân giống vô tính Đẳng sâm bắc là giải pháp quan trọng để bảo tồn và phát triển loài cây này. Phương pháp giâm hom được lựa chọn vì hiệu quả cao, chi phí thấp và dễ thực hiện. Quá trình giâm hom bắt đầu bằng lựa chọn cây mẹ có sức khỏe tốt, không bệnh. Hom được cắt từ thân cây, mỗi hom dài 5-8 cm với 2-3 chồi. Chế phẩm kích thích như IAA, NAA được sử dụng để tăng tỷ lệ hình thành rễ. Giá thể của phương pháp giâm hom thường là hỗn hợp xơ dừa và đất tầng, tỷ lệ 1:1 cho kết quả tốt nhất. Thời vụ giâm từ tháng 3-5 (mùa xuân) cho tỷ lệ sống cao nhất.

3.1. Quá trình chuẩn bị và lựa chọn cây mẹ

Việc chọn cây mẹ Đẳng sâm là bước quan trọng nhất. Cây phải từ 3 năm tuổi trở lên, chiều cao vượt trội, rễ phát triển tốt. Cây mẹ chất lượng cao có chu vi thân từ 8-12 mm, không có dấu hiệu bệnh. Cây phải được nuôi dưỡng tốt trong 2-3 tháng trước khi cắt hom để tích luỹ chất dự trữ.

3.2. Ảnh hưởng của giá thể và chất kích thích

Kết quả thực nghiệm cho thấy giá thể xơ dừa kết hợp đất tầng tỷ lệ 1:1 cho tỷ lệ sống 85-90%. Chất kích thích NAA nồng độ 100-200 ppm tăng khả năng hình thành rễ lên 75%. Sử dụng chế phẩm Rhizobium và Mycorrhiza giúp cây sống lâu dài hơn, tăng tỷ lệ thành công của nhân giống vô tính.

IV. Giải pháp bảo tồn và phát triển Đẳng sâm bắc

Bảo tồn Đẳng sâm bắc là ưu tiên hàng đầu do cây đang bị đe dọa trong tự nhiên. Phải thiết lập các vườn nhân giống quy mô lớn tại các vùng có điều kiện sinh thái phù hợp. Kỹ thuật nhân giống vô tính hiện đã được phát triển cần được áp dụng rộng rãi. Giáo dục cộng đồng về giá trị kinh tế và y học của cây giúp tăng nhận thức bảo vệ. Xây dựng các chính sách quản lý khu vực tự nhiên nơi cây phân bố để tránh khai thác quá mức. Hỗ trợ các nông dân trồng Đẳng sâm thương mại với kỹ thuật hiện đại, giống cây chất lượng. Nghiên cứu cải thiện vụ mùa và tăng năng suất sẽ làm giảm áp lực khai thác tự nhiên. Thiết lập các ngân hàng gen để bảo lưu đa dạng di truyền của loài.

4.1. Chiến lược bảo tồn in situ và ex situ

Bảo tồn in-situ tập trung vào bảo vệ các khu rừng tự nhiên nơi Đẳng sâm bắc phân bố. Thiết lập các khu bảo tồn thực vật ở Vị Xuyên, Hà Giang với quy chế quản lý chặt chẽ. Bảo tồn ex-situ bao gồm xây dựng các vườn ươm và vườn giống ở các trường Đại học, viện nghiên cứu. Lưu trữ tài nguyên di truyền qua dự trữ hạt, tổ chức.

4.2. Phát triển nông nghiệp bền vững

Trồng Đẳng sâm theo hình thức nông nghiệp bền vững kết hợp mô hình canh tác rừng. Hướng dẫn nông dân sử dụng kỹ thuật nhân giống tiên tiến để tăng năng suất. Chứng nhận sản phẩm hữu cơ giúp nâng cao giá trị thương mại. Xây dựng chuỗi giá trị từ sản xuất đến tiêu thụ sản phẩm dược liệu Đẳng sâm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Trên Thế giới 1. Phân loại thực vật Theo hệ thống thực vật, Đẳng sâm được phân loại như sau: Giới (regnum): Plantae Lớp (Class): Magnoliopsida Bộ (ordo): Campanulales Họ (Family): Campanulaceae Chi (genus): Codonopsis Loài (species): Codonopsis javanica (Blume). Đẳng sâm bắc có tên khoa học là Codonopsis pilosula (Franch.), là một loài cây sống lâu năm, mọc xung quanh các bờ suối hay các cánh rừng thưa dưới bóng các cây to.

Loài cây này là dạng cây bụi rậm rạp, có xu hướng leo bằng thân quấn, với các lá hình tim, hoa hình chuông màu lục với 5 đầu cánh hoa cùng các gân màu tía nhạt hay vàng. Loài cây này có thể cao tới 2,4-3m (8-10 ft) và rễ dài 10-45cm, dày 1-3cm. Loài Codonopsis pilosula có lá gần như lá Đẳng sâm Nam của Việt Nam, nhưng mép lá nguyên, hoa cũng như vậy, bầu chỉ có 3 ngăn (Shanga Xiaofei và cộng sự, 2011). Đặc điểm hình thái Đẳng sâm loài cây này là dạng cây bụi rậm rạp, có xu hướng leo bằng thân quấn, với các lá hình tim, hoa hình chuông màu lục với 5 đầu cánh hoa cùng các gân màu tía nhạt.

Loài cây này có thể cao tới 2,4-3m và rễ dài 10-45 cm, dày 1-3cm. Quả nang có 5 cạnh, khi chín màu tím mang đài hoa tồn tại. Hạt tròn nhỏ, màu nâu (Jiang Xiang Hui và cộng sự, 2012). Đặc điểm phân bố Đẳng sâm phân bố tự nhiên chủ yếu tập trung ở các nước Châu Á và tập trung nhiều ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan, Việt Nam Cây có nguồn gốc ở khu vực Đông Bắc châu Á và bán đảo Triều Tiên, hiện nay cây phân bố nhiều tại Trung Quốc, cây Đẳng sâm phần lớn cũng còn mọc hoang dại nơi sản xuất chính hiện nay là ở tỉnh Tứ Xuyên, Cam Túc, Sơn Tây, Vân 5 Nam, Thiểm Tây, Cát Lâm, Hắc Long Giang, Hồ bắc, Quý Châu, Hà Nam, Ninh Hạ, Thanh Hải, Liêu Ninh (Shanga Xiaofei và cộng sự, 2011).

Đẳng sâm bắc thích nghi ở những vùng có khí hậu mát mẻ quanh năm, thường ở ven rừng thứ sinh, trong các savan cỏ ở độ cao 900-2. Nhiệt độ thích hợp là 18-25oC. Lượng mưa trung bình 1. Đất trồng cây thích hợp ở nơi cao ráo, xốp, thoát nước, nhiều mùn, giàu chất dinh dưỡng.

Các triền đồi thoai thoải, ruộng bậc thang hay chân ruộng cao là thích hợp nhất. Đẳng sâm trồng được 2 vụ vào xuân hè (tháng 2-4) và thu đông (tháng 9-10). Công dụng của cây Đẳng sâm Rễ của Đẳng sâm bắc được sử dụng trong y học cổ truyền Trung Hoa để hạ huyết áp, tăng hồng cầu và bạch cầu, điều trị chứng biếng ăn do tì vị hư nhược, khí huyết thiếu, tăng cường hệ miễn dịch và tăng lực. (2014), Đẳng sâm đã được sử dụng làm thuốc trong y học cổ truyền Trung Quốc từ thời cổ đại.

Trong nghiên cứu đã đánh giá tác dụng hạ insulin huyết và chống oxy hóa của cao chiết Đẳng sâm trên mô hình động vật kháng insulin (IR) gây bởi chế độ ăn bổ sung fructose lâu dài. Chuột cống trắng chủng SpragueDawley, 24 tuần tuổi được chia ngẫu nhiên thành các nhóm, bao gồm nhóm chứng sinh lý (chuột được ăn chế độ cơ bản); nhóm chứng bệnh lý (chế độ ăn bổ sung fructose 10 %, w/v) và nhóm chuột được ăn chế độ bổ sung fructose sau đó được điều trị bằng cao chiết Đẳng sâm (Fru + Cod). Sau 8 tuần chuột được ăn chế độ bổ sung fructose, mức độ insulin huyết (2,6 ± 0,45 μg/lít) và diện tích insulin dưới đường cong đã tăng nhanh, đạt ý nghĩa thống kê (P<0,001) trên mô hình chuột IR. Tuy nhiên, nhóm chuột Fru + Cod có mức độ insulin giảm đáng kể kết hợp với mức độ dung nạp glucose được cải thiện.

Trọng lượng chuột ở nhóm Fru + Cod giảm đạt ý nghĩa thống kê (p < 0,01) so với nhóm chứng bệnh lý. Hơn nữa, giảm mức độ tăng peroxy hóa lipid nhóm chuột điều trị Đẳng sâm được đánh giá thông qua việc giảm tăng hàm lượng MDA. Những kết quả này đã cho thấy việc ăn chế độ bổ sung fructose mãn tính có thể kích 6 thích kháng insulin và tổn thương oxy hóa, có thể cải thiện bằng cách các chất chống oxy hóa. Theo đó, chúng tôi đã chỉ ra rằng Đẳng sâm có tác dụng cải thiện hoạt tính các enzym chống oxy hóa, bao gồm superoxide dismutase, glutathione peroxidase và glutathione reductase trong gan.

Chúng tôi đã chỉ ra rằng việc giảm insulin huyết gây bởi chế độ ăn bổ sung fructose trên chuột là kết hợp với stress oxy hóa có thể bị giảm do được điều trị bằng cao chiết rễ Đẳng sâm. (2015), đã tổng quan hệ thống, phân tích tổng hợp đánh giá hiệu quả và an toàn của chế phẩm từ Đẳng sâm (Codonopsis pilosula (Franch.) để điều trị bệnh tắc nghẽn phổi mãn tính (COPD). Dữ liệu Tiếng Anh và Tiếng Hoa được tìm kiếm và 48 mẫu chứng thử nghiệm ngẫu nhiên được thu nhận. Công thức chế phẩm có Đẳng sâm cải thiện dung tích thở ra bắt buộc của chức năng phổi trong 1 giây so với dược lý trị liệu truyền thống (CP) (sự khác biệt trung bình (MD) 0,22 lít, độ tin cậy 95% (CI) 0,13 - 0,31, p < 0,001, I (2) = 5%) và cải thiện chất lượng cuộc sống (St Georges Respiratory Questionnaire) so với giả dược (MD -7,19, CI 95% - 10,82 - 3,56, p < 0,001, I (2) = 0%) và khi kết hợp với CP so với chỉ dùng CP đơn lẻ (MD - 9,05, 95% CI - 12,72 - 5,38, p < 0,001, I (2) = 89%).

Công thức chế phẩm có Đẳng sâm còn làm tăng đoạn đường đi bộ trong 6 phút khi kết hợp với CP so với chỉ dùng CP đơn lẻ (MD 51,43 m, 95% CI 30,06 - 72,80, p <0,001, I (2) = 27%) và giảm tần suất/ngày triệu chứng hay dấu hiệu cảnh báo cơn COPD trầm trọng. Nguy cơ sai lệch đã được đánh giá bằng cách sử dụng công cụ Cochrane. Sự khiếm khuyết về phương pháp học đã được xác định. Tác dụng không mong muốn thấp và không khác nhau giữa các nhóm can thiệp và đối chứng.

Có 33 trường hợp được báo cáo, bao gồm khó chịu đường tiêu hóa, khô miệng và mất ngủ. Chế phẩm từ Đẳng sâm cho thấy khuynh hướng cải thiện COPD. Tuy nhiên, về phương pháp luận, các bằng chứng hiện tại chưa đủ để hỗ trợ việc sử dụng thường xuyên của các công thức có Đẳng sâm trong thực tế và cần tiếp tục nghiên cứu thêm. 7 Trong thành phần của cây Đẳng sâm có các chất như: Polysaccharides, Phenylpropanoids, Alkaloids và Triterpenoids.

Đẳng sâm được sử dụng để cải thiện chức năng tiêu hóa, tăng miễn dịch, tăng lực, cân bằng áp huyết (WHO, 2003). Các nghiên cứu về cây Đẳng sâm Theo Sun N. và cộng sự (2008), thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Cam Túc, Trung Quốc đã gieo hạt giống Codonopsis tangshen Oliv. Vào cuối mùa xuân và đầu mùa hè trên giá thể phối trộn compost được bổ sung gibberellin trong nhà màng, thường xuyên giữ ẩm, sau 4-6 tuần ở nhiệt độ 20oC hạt bắt đầu nảy mầm.

Mặt khác, khi tiến hành nghiên cứu về nhân giống cây Đẳng sâm đã thiết lập được quy trình vi nhân giống Đẳng sâm bắc bằng nhân chồi bên. Môi trường MS chứa 1 hoặc 4 μM BA và 1μM NAA cho hiệu quả nhân chồi cao nhất từ đoạn nuôi cấy ban đầu. Chồi ra rễ đạt cao nhất > 98% trong môi trường có MS chứa sucrose (60 g/L) và 5 μM IAA, tỷ lệ cây sống sau khi chuyển ra nhà ươm đạt 90%. và cộng sự (2011), đã nhân giống nuôi cấy mô Đẳng sâm bắc bằng tạo cụm chồi và tái sinh cây.

Môi trường MS bổ sung BAP (1.0 mg/l), NAA (0,5 mg/l), Tỷ lệ chồi ra rễ đạt 100%. Công trình nghiên cứu của giáo sư Zhang Y. và cộng sự (2011), đã tiến hành nhân giống in vitro loài Codonopsis pilosola Franch bằng cách nuôi cấy chồi đỉnh và ghi nhận vai trò của chất kích thích IBA và NAA trong việc nhân nhanh cụm chồi in vitro. Do vậy, khi tiến hành trồng Đẳng sâm bắc theo tiêu chí GACP và đánh giá chất lượng dược liệu bằng hàm lượng Lobetyolin.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng Lobetyolin dao động trong 10 lô thí nghiệm từ 0,07% đến 0,18%. Đây là kết quả quan trọng làm cơ sở khoa học để nhóm nghiên cứu tiếp tục thí nghiệm trồng Đảng sẩm ở nhiều vùng khác nhau và từ đó chọn được vùng trồng, kỹ thuật trồng cho hàm lượng Lobetyolin cao nhất. và cộng sự (1999), đã ghi nhận trong điều kiện canh tác, năng suất và đường kính củ trung bình loài Codonopsis pilosula Franch có mối tương quan thuận với bón phân N ở mức cao. Năng suất đạt 3.750 kg/ha, đường kính cổ rễ trung bình > 1,5cm.

Ảnh hưởng của 3 loại phân bón chính lên năng suất và đường kính củ là K >P>N. Lượng phân bón 155kg N, 250kg P2O5 và 60 kg K2O tính cho 1 ha (1:1,6:0,4) sẽ đạt năng suất cao. Phân bón có ảnh hưởng tích cực đến năng suất trồng trọt cây Đẳng sâm. Phân loại thực vật Theo tác giả Đỗ Tất Lợi (2006), Đẳng sâm bắc có tên khoa học là Codonopsis pilosula (Franch., thuộc họ Hoa Chuông (Campanulaceae), là một loài cây sống lâu năm, mọc xung quanh các bờ suối hay các cánh rừng thưa dưới bóng các cây to.

Loài cây này là dạng cây bụi rậm rạp, có xu hướng leo bằng thân quấn. Theo tác giả Võ Văn Chi và Trần Hợp (2002), Đẳng sâm có các tên gọi khác là Sâm leo, Phòng Đẳng sâm, Đùi gà, Mằn rày cáy (Tày), Cang hô (H‘Mông) phân bố nhiều ở các tỉnh Lai Châu, Lào Cai, Hà Giang, Sơn La, Yên Bái, Tuyên Quang, Cao Bằng, Lạng Sơn vào tới các tỉnh Kon Tum, Lâm Đồng, Quảng Nam. Trong Sách Đỏ Việt Nam (2007), cây Đẳng sâm được xếp vào danh sách loài “sẽ nguy cấp” (bậc V), phân hạng VU A1a,c,d + 2 c,d. Đặc điểm hình thái Đẳng sâm là loài cây cỏ, sống lâu năm, leo bằng thân quấn.

Rễ hình tru dài, đường kính có thể đạt 1,5-2cm, phân nhánh, đầu rễ phình to có nhiều vết sẹo lồi của thân củ, thường chỉ có một rễ trụ mà không có rễ nhánh, càng nhỏ về phía đuôi, lúc tươi màu trắng, sau khô thì rễ có màu vàng, có nếp nhăn (Phạm Hoàng Hộ, 2006). 9 Thân mọc thành từng cụm vào mùa xuân, bò trên mặt đất hay leo vào cây khác, thân màu tím sẫm, có lông thưa, phần ngọn không lông. Lá mọc cách hình trứng hay hình trứng tròn, đuôi lá nhọn, phần gần cuống hình tim, màu xanh hơi pha vàng, mặt trên có lông nhung, mặt dưới mầu trắng xám nhẵn hoặc có lông rải rác, dài 3-8cm, rộng 2-4cm (Phạm Hoàng Hộ, 2006).