Đặt vấn đề Việt Nam là một quốc gia nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng và ẩm, có nguồn tài nguyên động thực vật đa dạng, phong phú, trong đó có rất nhiều loài cây cỏ được tổ tiên chúng ta sử dụng làm thức ăn và làm thuốc. Cho tới nay có khoảng 12000 loài thực vật được phát hiện, trong đó các loài được sử dụng làm thuốc chiếm 26-30% [5]. Từ các chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc thiên nhiên, người ta tìm cách biến đổi cấu trúc hóa học của chúng thành các chất có hoạt tính sinh học mới cao hơn, ưu việt hơn những loại thuốc sản xuất hoàn toàn bằng con đường tổng hợp. Vì vậy, việc nghiên cứu các hợp chất tự nhiên rất quan trọng trong đánh giá tài nguyên thiên nhiên nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả.
Cây Nghệ vàng (Curcuma longa L.) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae). Nghệ có nguồn gốc nguyên thủy từ Ấn Độ, là cây ưa vùng khí hậu nhiệt đới nên vùng tập trung trồng Nghệ chủ yếu ở một số nước châu Á như: Ấn Độ Trung Quốc, Myanma, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam. Ở Việt Nam cây Nghệ được trồng khắp nơi [5]. Thân rễ Nghệ có độc tính rất thấp, không có tác dụng gây đột biến và ung thư.
Nghệ vàng là một trong các loài cây cỏ có nhiều tác dụng, không chỉ là một loại gia vị quen thuộc trong bữa ăn hàng ngày của mỗi gia đình mà nó còn là một vị thuốc chữa được nhiều loại bệnh khác nhau như: Được sử dụng chữa đái ra máu, phụ nữ bị u uất sinh điên, chữa trị lở, sưng đau, chữa dạ dày, tá tràng viêm loét, ung nhọt, ghẻ lở, phong thấp, tay chân đau nhức, vàng da, chữa viêm gan, suy gan, vàng da do virus, thổ huyết máu cam. Tinh dầu Nghệ có tác dụng sát khuẩn, chống oxy hóa, chống viêm cấp tính và mãn tính, liền vết thương. Tác dụng bảo vệ tế bào gan là do hợp chất Curcumin có trong củ Nghệ [2]. 2 Ở nước ta đã có một số đề tài nghiên cứu triển khai thu thập bảo tồn các mẫu giống Nghệ, chọn giống Nghệ cho năng suất chất lượng cao trên cơ sở những mẫu giống hiện đang được trồng ở các tỉnh khác nhau.
Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có giống Nghệ nào được các cấp có thẩm quyền công nhận giống. Trong sản xuất hiện nay rất khó nhận biết giống Nghệ nào có chứa hàm lượng Curcumin cao do sự giống nhau về đặc điểm hình thái. Mặt khác, năng suất, chất lượng củ Nghệ lại phụ thuộc chủ yếu vào giống, giai đoạn sinh trưởng và phát triển. Điều này đặt ra nhu cầu nghiên cứu nhận biết các giống Nghệ có mức hàm lượng Curcumin khác nhau bằng chỉ thị phân tử DNA [12].
Các nghiên cứu đã cho thấy hàm lượng Curcumin có sự thay đổi rất khác nhau giữa các giống Nghệ. Có nhiều yếu tố liên quan đến tổng hợp và trao đổi hàm lượng Curcumin như các gen nằm trong nhân và lục lạp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện đề tài nhằm mục đích phân lập, giải trình tự và phân tích gen rps16 nằm trong DNA lục lạp ở một số mẫu giống Nghệ (Curcuna longa L.) có hàm lượng Curcumin tổng số khác nhau thu thập ở Việt Nam. Để thực hiện đề tài chúng tôi đã xác định hàm lượng Curcumin ở các giống và sử dụng phương pháp PCR để phân lập gen, sau đó giải trình tự gen, phân tích gen để tìm ra chỉ thị đặc trưng cho các mẫu Nghệ có hàm lượng khác nhau.
Để góp phần vào việc nghiên cứu một cách sâu và rộng hơn các loài Nghệ trong nước, từ đó ứng dụng loại cây Nghệ vàng một cách khoa học, có hiệu quả, đem lại lợi ích kinh tế hơn và góp phần vào các công trình nghiên cứu nhằm lựa chọn vùng sinh thái cho ra sản phẩm tốt nhất. Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phân lập, giải trình tự và phân tích gen rps16 ở một số mẫu giống Nghệ (Curcuma longa L.) có hàm lượng Curcuminoids khác nhau”. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1. Mục tiêu Nghiên cứu phân lập được, giải trình tự và phân tích được gen rps16 ở một số mẫu giống Nghệ (Curcuna longa L.) có hàm lượng Curcumin tổng số khác nhau 3 thu thập ở Việt Nam.
Yêu cầu - Thu thập được mẫu giống Nghệ và phân tích được hàm lượng Curcuminoids trong các mẫu giống Nghệ. - Nghiên cứu phân lập được, giải trình tự và phân tích được gen rps16 ở một số mẫu giống Nghệ. - Xác định được chỉ thị phân tử trên gen rps16 nhận dạng các mẫu giống có hàm lượng Curcuminoids khác nhau. Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa khoa học Đề tài cung cấp thông tin về trình tự gen rps16 ở lục lạp trên có sở đó xác định chỉ thị phân tử liên quan đến hàm lượng Curcuminoids trong các giống Nghệ khác nhau ở Việt Nam. Trên cơ sở thông tin này các nhà chọn giống Nghệ có thể sử dụng để sàng lọc các giống Nghệ có hoạt chất cao cho sản xuất. Ý nghĩa trong thực tiễn Ý nghĩa thực tiễn: Chỉ thị phân tử trên gen rps16 có thể được áp dụng vào xác định nhanh các giống Nghệ có hàm lượng Curcuminoids cao. Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại các kiến thức đã học và bổ sung vào kiến thức lý thuyết được học thông qua hoạt động thực tiễn.
Giúp cho sinh viên nâng cao kiến thức, kỹ năng thực hành và thu nhận được kinh nghiệm thực tế cũng như tác phong làm việc khoa học phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về cây Nghệ (Curcuma longa L. Đặc điểm hình thái Nghệ vàng được mô tả là cây thảo, cao khoảng 1 m và có các đặc điểm hình thái thực vật như sau: Thân rễ to, có ngấn, phân nhánh thành nhiều củ hình bầu dục, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng sẫm đến màu đỏ, rất thơm.
Lá mọc thẳng từ thân rễ, gốc thuôn hẹp, đầu hơi nhọn, dài 30-40 cm, rộng 10- 15 cm, hai mặt nhẵn, màu lục nhạt, mép nguyên uốn lượn, bẹ lá rộng và dài. Cụm hoa mọc hình trụ hoặc hình trứng đính trên một cán mập dài đến 20 cm, mọc từ giữa túm lá; lá bắc rời, màu rất nhạt, những lá phía dưới mang hoa sinh sản, màu lục hoặc màu trắng nhạt, những lá gần ngọn không mang hoa hẹp hơn và pha màu hồng ở đầu lá; đài có 3 răng không đều; tràng có ống dài, cánh giữa dài hơn các cánh bên, màu vàng; nhị có bao phấn có cựa do một phần lồi ra của trung đới ở dưới các ô; nhị lép dài hơn bao phấn; cánh môi gần hình mắt chim, hơi chia 3 thùy; bầu có lông. Quả nang 3 ô, hạt có áo, mùa hoa quả: Tháng 3-5 [5]. Hình thân, lá, củ, hoa cây Nghệ được thể hiện trong Hình 2.1: Hình thái cây, lá, hoa (a,b), củ Nghệ (c).
nguồn gốc thực vật cây Nghệ vàng (Curcuma longa L. Phân loại thực vật Trong tài liệu Cây cỏ Việt Nam III đã phân loại thực vật có 14 loài Nghệ với tên khoa học Curcuma domestica Val là Nghệ, Uất kim, Khương hoàng; Turmeric; Sanfran des Inder; Curcuma aromatica salisb. là Nghệ rừng, Nghệ trắng; Curcuma aeruginosa Rox. là Nghệ ten đồng; Curcuma zendoaria (Berg).
Christ là Nga truật, Bồng truật, Ngải tím, Nghệ đen; Curcuma xanthorrhiza Roxb. là Nghệ rễ vàng; Curcuma rubens. là Ngải tía; 6 Curcuma thorelii Gagn. là Nghệ Thoel; Curcuma piereama Gagn.
là Nghệ Pierre; Curcuma elata Rox. là Mì tinh rừng; Curcuma cochinchinesis Gagn. là Nghệ Nam bộ; Curcuma alismataefolia Gagn. là Nghệ lá từ cô; Curcuma angustifolia Roxb.
là Nghệ lá hẹp; Curcuma gracillima Gagn. là Nghệ mảnh; Curcuma parviflora Wall. là Nghệ hoa nhỏ [7]. Loài Nghệ vàng được sử dụng làm thuốc là loài Curcuma longa L.
Đây cũng là đối tượng nghiên cứu của đề tài. Trong từ điển cây thuốc Việt Nam, cây Nghệ vàng thuộc bộ Gừng (Zingiberales), họ Gừng (Zingiberaceace), chi Nghệ (Curcuma), loài Nghệ vàng ( Curcuma longa L. Nghệ vàng có nguồn gốc nguyên thủy từ Ấn Độ. Vào thế kỷ thứ 7 đến thế kỷ thứ 8, cây được du nhập sang Đông Phi, đến thế kỷ 13 sang vùng Tây Phi và thế kỷ 18 người dân Jamaica mới tiếp xúc với cây Nghệ.
Nghệ vàng phân bố nhiều nơi trên thế giới: Campuchia, Trung Quốc, Ấn Độ, Lào, Idonesia, Malaysia, Việt Nam. Nó được trồng rộng khắp Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan và xuyên suốt vùng nhiệt đới bao gồm các vùng nhiệt đới Châu Phi. Ở Việt Nam, Nghệ được trồng lâu đời, phổ biến ở khắp nhiều địa phương như ở huyện Quảng Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Mèo Vạc (Hà Giang). Miền bắc có hai vùng chuyên canh lớn là Gia Lâm (Hà Nội) và Khoái Châu (Hưng Yên).
Loài Nghệ nhà được sử dụng từ lâu và là một cây trồng quen thuộc ở khắp các vùng nhiệt đới từ Nam Á đến Đông Nam Á [5]. Điều kiện sống trong tự nhiên của cây Nghệ vàng Nghệ là cây ưa ẩm, ưa sáng, có thể hơi chịu bóng; cây có biên độ sinh thái rộng, thích nghi được với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau. Từ nơi có khí hậu nhiệt đới điển hình, nhiệt độ trung bình đến 25-26oC ở các tỉnh phía 7 nam đến những nơi có khí hậu ôn đới phía bắc, nhiệt độ trung bình dưới 20oC, với mùa đông lạnh kéo dài Nghệ vẫn tồn tại và sinh trưởng tốt. Toàn bộ phần trên mặt đất tàn lụi vào mùa đông ở các tỉnh phía Bắc và mùa khô ở các tỉnh phía Nam.
Cây mọc lại vào giữa mùa xuân, có hoa sau khi đã ra lá. Hoa mọc trên thân của những chồi năm trước. Những thân đã ra hoa thì năm sau không mọc lại nữa và phần thân rễ của chúng trở thành những củ “cái” già, sau 1-2 năm bị thối, cho những nhánh non nảy chồi thành các cá thể mới. Trên một cụm hoa, các hoa phía gốc nở trước và thời gian hoa nở kéo dài 3-4 ngày.
Hoa tự thụ phấn nhờ côn trùng [5]. Nghệ có trữ lượng khá dồi dào ở Việt Nam. Bên nguồn cung cấp do trồng trong nhân dân, một số địa phương phía Bắc, Nghệ mọc hoang dại hóa ước tính trữ lượng tới 1. Người dân H’ Mông, Dao, Hoa.Cho biết Nghệ mọc hoang tràn lan ở ruộng ngô hiện nay là do trồng trọt cồn sót lại, toàn bộ phần thân, lá và củ già khi tàn lụi là nguồn phân bón cho Ngô.
Vì vậy quá trình canh tác không thể loại bỏ Nghệ ra khỏi ruộng Ngô. Nghệ thu hoạch vào mùa thu - đông. Cắt bỏ hết rễ để riêng, thân để riêng. Muốn để được lâu phải đồ hoặc hấp trong 6 -12 giờ, sau đó đợi ráo nước, đem phơi nắng hoặc sấy khô.