Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ thực vật học của tác giả Kiều Cẩm Nhung mang tên "Nghiên cứu phân loại và giá trị làm thuốc của họ Trôm (Sterculiaceae) ở Việt Nam" được thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đỗ Thị Xuyến và GS. Trần Thế Bách. Nghiên cứu hoàn thành và bảo vệ vào năm 2024, được tài trợ một phần kinh phí từ Đề tài mã số ĐTĐL.CN-72/22 thuộc "Chương trình Phát triển Khoa học cơ bản trong lĩnh vực Hóa học, Khoa học sự sống, Khoa học trái đất và Khoa học biển giai đoạn 2017-2025".

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Việt Nam nằm ở vị trí chuyển giao của nhiều luồng sinh vật: phía đông mang các đặc điểm địa sinh học của dãy Himalaya; phía nam có các hệ sinh thái tương tự biển đảo và đất liền khu vực Đông Nam Á; dãy Trường Sơn là vùng chuyển tiếp giữa khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Theo Nguyễn Tiến Bân (2003), Việt Nam có gần 20.000 loài thực vật. Tuy nhiên, hệ thực vật luôn biến đổi dưới tác động tự nhiên và con người, đòi hỏi các nghiên cứu phân loại phải liên tục cập nhật thông tin chính xác nhằm làm cơ sở cho lâm học, dược học, sinh thái học và tài nguyên sinh vật.

Họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) trên thế giới có khoảng 68 chi và 1.100 loài (Tang Y. và cộng sự, 2008). Theo Danh lục các loài thực vật Việt Nam, họ này có 22 chi với hơn 80 loài. Mặc dù nhiều loài có giá trị kinh tế, lấy gỗ, lấy sợi, cho dầu thắp sáng và làm thuốc, việc phân loại họ Trôm vẫn tồn tại nhiều khó khăn:

  • Quan điểm về việc sắp xếp các taxon và ranh giới các bậc phân loại trong họ chưa thống nhất giữa các hệ thống phân loại học thế giới.
  • Các công trình thực vật học tại Việt Nam trước đây (Gagnepain, 1911; Phạm Hoàng Hộ, 1991, 1999; Võ Văn Chi, 1997, 2012; Nguyễn Tiến Bân, 1997, 2003) phần lớn chỉ giới thiệu tóm tắt, mô tả ngắn gọn đến chi, hoặc thông tin đã cũ so với những biến động danh pháp hiện nay.
  • Đa số các loài thuộc họ Trôm có hoa đơn tính, cấu tạo hoa phức tạp và có sự tương đồng hình thái cao giữa các loài, gây trở ngại cho việc định loại chính xác.
  • Các công trình trước đây còn thiếu vắng nghiên cứu có tính hệ thống, đầy đủ cả về phân loại hình thái lẫn tổng hợp và kiểm chứng thực nghiệm giá trị làm thuốc của các đại diện họ Trôm ở Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là xây dựng cơ sở dữ liệu đầy đủ thông tin về các loài họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) ở Việt Nam, sắp xếp các taxon một cách có hệ thống; tạo nền tảng khoa học cho các nghiên cứu ứng dụng liên quan đến tài nguyên thực vật trong lâm học, dược học và sinh thái học.

Câu hỏi và nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của luận án được chia thành 3 phần chính như văn bản trình bày:

  1. Nghiên cứu về vị trí phân loại và các taxon thuộc họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) ở Việt Nam; lựa chọn hệ thống thích hợp cho việc sắp xếp các taxon thuộc họ Trôm ở Việt Nam.
  2. Nghiên cứu đặc điểm hình thái của các taxon thuộc họ Trôm ở Việt Nam dựa vào phân tích mẫu tiêu bản tươi thu từ thực địa và mẫu tiêu bản khô lưu giữ tại các bảo tàng trong và ngoài nước; xây dựng khóa định loại lưỡng phân để nhận biết các phân họ, chi và loài; mô tả tóm tắt đặc điểm hình thái để nhận diện các đại diện họ Trôm ở Việt Nam.
  3. Xây dựng danh lục các loài làm thuốc và cung cấp dẫn liệu khoa học về thành phần hóa học cùng hoạt tính chống oxy hóa, gây độc tế bào của loài Chưng sao (Commersonia bartramia (L.) Merr.).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    • Tài liệu chuyên khảo và công trình phân loại, dược học về họ Trôm trên thế giới và tại Việt Nam.
    • Mẫu vật thực vật thuộc họ Trôm tại Việt Nam. Tổng số mẫu nghiên cứu gồm 409 số hiệu mẫu với 1.022 mẫu tiêu bản, bao gồm 43 số hiệu mẫu với 123 tiêu bản tươi thu thập từ các chuyến điều tra thực địa. Mẫu được đối chiếu tại các phòng lưu giữ mẫu: HN (Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật), VNM (Viện Sinh học Nhiệt đới), HNU (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN), NIMM (Viện Dược liệu), CPNP (Vườn Quốc gia Cúc Phương), VNMN (Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam), cùng các ảnh chụp mẫu chuẩn từ các phòng tiêu bản quốc tế như P (Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Paris), K (Vườn Thực vật Hoàng gia Kew), LINN (Hiệp hội Linnaeus London), G (Geneva), KRIB (Hàn Quốc), TAI (Đài Loan).
    • Mẫu nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học: Thân cây Chưng sao (Commersonia bartramia (L.) Merr., mã mẫu KCN-01).
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, trong đó các đợt thu mẫu tươi bổ sung tập trung tại Hà Nội, Quảng Trị (Khu Bảo tồn Thiên nhiên Bắc Hướng Hóa), Ninh Thuận và Bà Rịa - Vũng Tàu (Côn Đảo).
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 11 năm 2019 đến tháng 10 năm 2023.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu phân loại trên thế giới

Tên họ Sterculiaceae do E. P. Ventenat ex Salisbury công bố năm 1807 trong công trình "The Paradisus Londinensis" với chi chuẩn (Typus) là Sterculia L. Lịch sử phân loại học họ Trôm trên thế giới trải qua hai khuynh hướng chính:

  1. Khuynh hướng công nhận họ Sterculiaceae độc lập:

    • De Candolle (1824) xếp các taxon này vào họ Byttneriaceae (do Robert Brown đặt năm 1814) gồm 6 tông: Sterculieae, Eriolaeneae, Dombeyeae, Hermannieae, Byttnerieae và Lasiopetaleae; chi Helicteres bị xếp sang họ Gạo (Bombacaceae). Về sau, Byttneriaceae được xem là đồng nghĩa với Sterculiaceae.
    • Masters (1875) trong "Flora of British India" công nhận họ Sterculiaceae gồm 6 tông (Sterculieae, Helictereae, Eriolaeneae, Dombeyeae, Hermannieae, Buettnerieae), mô tả 88 loài thuộc 17 chi.
    • Ridley (1922) trong "The Flora of the Malay Peninsula" chia họ thành 6 tông: Sterculieae, Helictereae, Dombeyeae, Hermannieae, Byttnerieae và Leptonychieae.
    • Chattaway (1937) và Akinloye A. (2012) sử dụng đặc điểm giải phẫu gỗ của quả và thân để phân biệt các chi có hình thái tương đồng như Cola và Sterculia.
    • Engler và Schultze-Menz (1964) chia họ Sterculiaceae thành 10 tông: Sterculieae (gồm 2 phân tông Sterculiinae và Tarrietiinae), Mansonieae, Helictereae, Eriolaeneae, Fremontieae, Dombeyeae, Helmiopsideae, Hermannieae, Byttnerieae (gồm 2 phân tông Byttneriinae và Theobrominae), Lasiopetaleae.
    • Bakhuizen (1965) lập khóa định loại cho 20 chi ở Java (Indonesia) đi thẳng từ họ đến chi, không qua phân họ hay tông.
    • Takhtajan (1987, 1997) chia họ thành 2 phân họ dựa trên cấu tạo quả: Sterculioideae (quả đại, lá noãn gần rời) gồm 4 tông và Byttnerioideae (quả nang, lá noãn dính) gồm 9 tông. Đến năm 2009, Takhtajan nâng tông Dombeyeae lên thành phân họ Dombeyoideae (nhị nhiều, hạt phấn có gai), đưa tổng số phân họ lên 3.
    • Phengklai (2001) trong "Flora of Thailand" ghi nhận 6 tông, 21 chi, 58 loài. Tang Y. và cộng sự (2008) trong "Flora of China" ghi nhận 19 chi, 90 loài và sắp xếp trực tiếp vào 4 phân họ: Sterculioideae, Byttnerioideae, Helicterioideae, Dombeyoideae.
  2. Khuynh hướng gộp vào họ Bông theo nghĩa rộng (Malvaceae sensu lato):

    • Nhóm APG (1998, 2016), Alverson WS và cộng sự (1999), Barbara A. W. (2001), Kubitzki (2003), Wilkie P. và cộng sự (2006) dựa trên giải trình tự gen lục lạp (ndhF, rbcL) chứng minh họ Trôm truyền thống không phải nhóm đơn phát sinh (non-monophyletic). Do đó, các tác giả hạ cấp họ Trôm thành các phân họ Sterculioideae, Byttnerioideae, Helicterioideae, Dombeyoideae nằm trong họ Malvaceae s.l. cùng với Bombacoideae, Tilioideae, Malvoideae, Grewioideae, Brownlowioideae.

Các nghiên cứu phân loại họ Trôm tại Việt Nam

  • Pierre (1888) trong "Flore Forestière De La Cochinchine" mô tả 23 loài cây gỗ ban đầu đặt trong Malvaceae, sau chuyển sang Sterculiaceae.
  • Gagnepain (1910, 1911) trong "Flore Générale de L'Indo-Chine" ghi nhận 14 chi thuộc họ Trôm ở Đông Dương (tất cả đều có ở Việt Nam).
  • Tardieu-Blot và Lecomte (1945) bổ sung thêm 3 chi (Pterocymbium, Craigia, Paradombeya), nâng tổng số lên 17 chi. Đáng chú ý, Tardieu-Blot bảo lưu tính độc lập của chi Tarrietia (bầu 6-10 lá noãn) tách biệt khỏi chi Heritiera (bầu 5 lá noãn).
  • Lê Khả Kế và cộng sự (1972, 1974) ghi nhận 16 chi thường gặp ở Việt Nam.
  • Phạm Hoàng Hộ (1991, 1999) trong "Cây cỏ Việt Nam" ghi nhận 19 chi và 85 loài, xây dựng khóa nhận biết và hình vẽ minh họa ngắn gọn.
  • Nguyễn Tiến Bân (1997, 2003) ghi nhận 21 chi, sau đó bổ sung chi thứ 22 là Leptonychia (loài L. acuminata Mast. nghi ngờ phân bố ở Quảng Nam).
  • Gần đây, một số loài mới được ghi nhận và công bố bởi Wilkie P. (2007, chi Pterospermum), Dang Van-Son và cộng sự (2020, Helicteres binhthuanensis), Hoang Nghia Son và cộng sự (2020, Helicteres daknongensis).
Công trình / Tác giả Số lượng chi ghi nhận Số lượng loài ghi nhận
Gagnepain (1910) 14 chi Không tổng kết toàn bộ
Tardieu-Blot & Lecomte (1945) 17 chi Bổ sung các phân bố mới
Lê Khả Kế và cộng sự (1974) 16 chi Các loài cây thường thấy
Phạm Hoàng Hộ (1999) 19 chi 85 loài
Nguyễn Tiến Bân (2003) 22 chi Hơn 80 loài
Luận án Kiều Cẩm Nhung (2024) 23 chi 87 loài và dưới loài

Nghiên cứu giá trị làm thuốc và hoạt tính sinh học

Nhiều công trình trong nước đã thống kê cây thuốc họ Trôm: Đỗ Huy Bích và cộng sự (1990-2004), Võ Văn Chi (2012, ghi nhận 34 loài thuộc 15 chi), Viện Dược liệu (2016, hơn 30 loài). Về hoạt tính sinh học, các nghiên cứu gần đây chú trọng loài An xoa (Helicteres hirsuta) về khả năng gây độc tế bào ung thư gan Hep-G2 (Nguyễn Hữu Duyên và Lê Thanh Phước, 2016), chống oxy hóa (Lê Trung Hiếu và cs, 2019), kháng vi sinh vật và gây độc tế bào ung thư dòng KB (Lê Thị Khánh Linh, 2022). Đối với loài Chưng sao (Commersonia bartramia), các nghiên cứu của Ysrael M. và cộng sự (1993), Kim và cộng sự (2018), Kadir (2021) trên thế giới bước đầu ghi nhận khả năng ức chế khối u và chống oxy hóa, nhưng tại Việt Nam chưa có công trình nào nghiên cứu sâu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài này.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Luận án tập trung giải quyết:

  • Cung cấp mô tả hình thái đầy đủ, cập nhật danh pháp chính xác và lập khóa lưỡng phân định loại chi tiết cho toàn bộ các taxon họ Trôm ở Việt Nam.
  • Giải quyết bất đồng về hệ thống phân loại bằng việc lựa chọn hệ thống phù hợp với thực tiễn hệ thực vật Việt Nam.
  • Đánh giá phân loại độc lập cho chi Tarrietia và bổ sung các taxon mới phát hiện.
  • Hệ thống hóa danh lục cây thuốc họ Trôm và cung cấp dẫn liệu thực nghiệm đầu tiên về hóa thực vật, hoạt tính chống oxy hóa, gây độc tế bào của thân cây Chưng sao (Commersonia bartramia) thu tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và vị trí phân loại

Luận án tiếp cận theo quan điểm hệ thống học thực vật truyền thống, duy trì họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) là một taxon bậc họ độc lập, tách biệt khỏi họ Bông (Malvaceae s.s.) và cùng xếp trong bộ Bông (Malvales), lớp Mộc lan (Magnoliopsida), ngành Mộc lan (Magnoliophyta), giới Thực vật (Plantae).

Để sắp xếp các taxon trong họ, luận án tiếp thu quan điểm của Tang Y. và cộng sự (2008). Hệ thống này chia họ Sterculiaceae thành 4 phân họ (Sterculioideae, Byttnerioideae, Helicterioideae, Dombeyoideae) và phân chia trực tiếp từ phân họ đến các chi mà không qua bậc tông trung gian. Cách sắp xếp này phù hợp với số lượng taxon của một khu hệ thực vật cụ thể như Việt Nam và tương đồng với cây phát sinh chủng loại xây dựng từ trình tự gen ITS và rbcL trên GenBank.

Hệ thống Takhtajan (1987) Hệ thống Takhtajan (2009) Hệ thống Tang Y. và cộng sự (2008) (Luận án áp dụng)
2 phân họ: 3 phân họ: 4 phân họ (phân chia trực tiếp đến chi):
1. Phân họ Sterculioideae (4 tông: Sterculieae, Tarrietieae, Mansonieae, Triplochitoneae) 1. Phân họ Sterculioideae (3 tông: Sterculieae, Tarrietieae, Mansonieae) 1. Phân họ Trôm - Sterculioideae (9 chi)
2. Phân họ Byttnerioideae (9 tông: Byttnerieae, Lasiopetaleae, Hermannieae, Helictereae, Eriolaeneae, Theobromeae, Fremontodendreae, Dombeyeae, Helmiopsideae) 2. Phân họ Byttnerioideae (4 tông: Byttnerieae, Lasiopetaleae, Hermannieae, Theobromeae) 2. Phân họ Bích nữ - Byttnerioideae (9 chi)
- 3. Phân họ Dombeyoideae (gồm tông Dombeyeae và Eriolaena) 3. Phân họ Thâu kén - Helicterioideae (2 chi)
- - 4. Phân họ Hồng mang - Dombeyoideae (3 chi)

Phương pháp nghiên cứu phân loại hình thái so sánh

Nghiên cứu hình thái so sánh được thực hiện trên các cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản (đặc biệt là hoa, quả, hạt mang tính di truyền bảo thủ):

  • Công tác ngoại nghiệp: Điều tra thực địa, thu thập mẫu vật tươi theo phương pháp của Nguyễn Nghĩa Thìn (1997, 2005, 2007). Mẫu tươi được chụp ảnh, ghi chép sinh thái, phân tích hình thái tại chỗ hoặc cố định trong cồn 96 độ pha loãng với nước theo tỷ lệ 1:1 thể tích.
  • Công tác nội nghiệp: Phân tích cấu trúc hình thái dưới kính hiển vi điện tử kết nối màn hình tại Phòng Thực vật (IEBR) và Khoa Sinh học (Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN). Đối chiếu mẫu vật với bản mô tả gốc, mẫu chuẩn (Typus) và ảnh chụp mẫu chuẩn từ các bảo tàng quốc tế. Mô tả taxon và chỉnh lý danh pháp tuân thủ Luật Danh pháp Quốc tế về Tảo, Nấm và Thực vật (ICN) cùng hướng dẫn biên soạn Thực vật chí Việt Nam (2008).

Phương pháp hóa thực vật và xác định cấu trúc

  • Chiết xuất và phân đoạn: Mẫu thân cây Chưng sao (Commersonia bartramia) được rửa sạch, sơ chế, phơi khô, nghiền nhỏ và chiết hồi lưu với methanol ở nhiệt độ phòng để thu cặn chiết tổng (mã KCN-01). Phân tách cặn chiết bằng phương pháp sắc ký cột (CC) trên các pha tĩnh: Silica gel (Merck, 230-400 mesh), pha đảo C18 (YMC, RP-18, 150 µm), Sephadex LH-20 và Diaion HP-20. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) bán điều chế thực hiện trên hệ thống Agilent 1260 II, đầu dò DAD, cột YMJH08S04 (20 × 250 mm). Khảo sát các phân đoạn bằng sắc ký lớp mỏng (TLC).
  • Xác định cấu trúc: Kết hợp các phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D-NMR, phổ khối lượng (MS), máy đo phân cực JASCO P-2000 và máy ghi điểm nóng chảy Mel-Temp 3.0.

Phương pháp thử hoạt tính sinh học

Thực hiện tại Phòng Hóa sinh ứng dụng, Viện Hóa học (VAST) theo quy trình của Dominic A. Scudiero (1988):

  • Hoạt tính dọn gốc tự do DPPH: Thử nghiệm trên đĩa 96 giếng. Cặn chiết và các hợp chất tinh khiết hòa tan trong DMSO ở dải nồng độ 0,5 - 128 µg/mL, phản ứng với dung dịch DPPH 0,1 mM trong methanol, ủ 30 phút ở 25°C. Resveratrol dùng làm chất đối chứng dương. Khả năng quét gốc tự do tính theo công thức: $$SC% = \frac{A_0 - A_t}{A_0} \times 100$$ (Trong đó $A_0$ là độ hấp thụ của mẫu trắng, $A_t$ là độ hấp thụ của mẫu thử). Giá trị $EC_{50}$ được xác định qua phương trình hồi quy tuyến tính $y = ax + b$.
  • Hoạt tính gây độc tế bào in vitro (thử nghiệm MTT): Thử trên 3 dòng tế bào ung thư của ATCC gồm ung thư phổi người A549, ung thư gan Hep-G2 và ung thư vú MCF-7. Tế bào nuôi trong môi trường D-MEM bổ sung huyết thanh, L-glutamine (2 mM), penicillin G (100 UI/mL), streptomycin (100 µg/mL), ủ ở 37°C, 5% $CO_2$ trong 24 giờ. Mật độ cấy $3 \times 10^5$ tế bào/mL, ủ mẫu thử 48 giờ trước khi thêm thuốc thử MTT (0,5 mg/mL). Đo độ hấp thụ quang phổ của phức formazan tại bước sóng $\lambda = 570$ nm. Ellipticine được dùng làm chất đối chứng dương để xác định giá trị $IC_{50}$.

Phương pháp xây dựng bản đồ và xử lý số liệu

  • Tọa độ các điểm phân bố được xử lý và chấm điểm bằng phần mềm Google Earth kết hợp Adobe Photoshop 2021.
  • Thống kê tỷ lệ phần trăm về nhóm bệnh, bộ phận sử dụng, dạng sống cây thuốc được tính toán bằng phần mềm Microsoft Excel 2019.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết, lý do lựa chọn đề tài xuất phát từ vị trí địa sinh học đặc thù của Việt Nam, tính đa dạng của hệ thực vật và thực trạng phân loại phức tạp của họ Trôm. Xác định mục đích nghiên cứu, 3 nội dung nghiên cứu cụ thể, ý nghĩa khoa học trong việc bổ sung cơ sở dữ liệu phân loại học, ý nghĩa thực tiễn đối với lâm học và dược liệu học, cùng 4 điểm mới của đề tài.

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Tổng thuật có hệ thống các tài liệu nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam:

  • Phân loại trên thế giới: Phân tích lịch sử danh pháp từ năm 1807 đến 2016; so sánh các hệ thống phân loại của De Candolle, Bentham & Hooker, Masters, Ridley, Engler, Bakhuizen, Croat, Takhtajan, Tang Y., cũng như các hệ thống sinh học phân tử APG, Alverson, Barbara, Wilkie.
  • Giá trị làm thuốc trên thế giới: Điểm lại các ghi nhận về cây Ca cao, cây Cola, cùng các kết quả nghiên cứu hóa sinh trên Sterculia foetida, Helicteres isora, Helicteres angustifolia, Helicteres hirsuta, Abroma augusta và Commersonia bartramia.
  • Phân loại tại Việt Nam: Phân tích các công trình của Pierre (1888), Gagnepain (1910, 1911), Tardieu-Blot (1945), Lê Khả Kế (1974), Phạm Hoàng Hộ (1991, 1999), Nguyễn Tiến Bân (1997, 2003) và các phát hiện loài mới gần đây.
  • Giá trị làm thuốc tại Việt Nam: Tổng hợp các ghi chép dược liệu dân gian và các công trình sàng lọc hoạt tính sinh học hiện đại của các tác giả trong nước.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Trình bày nguồn gốc 409 số hiệu mẫu với 1.022 mẫu tiêu bản; phương pháp kế thừa tài liệu; quy trình thu mẫu và xử lý tiêu bản tươi ngoài thực địa; quy trình phân tích hình thái so sánh bằng kính hiển vi điện tử; phương pháp chiết xuất hồi lưu methanol mẫu KCN-01; quy trình sắc ký cột và HPLC phân lập chất sạch; các phương pháp phổ NMR, MS xác định cấu trúc; quy trình thử nghiệm hoạt tính sinh học DPPH và MTT; phương pháp vẽ bản đồ phân bố và xử lý số liệu.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này chiếm dung lượng chính của luận án, tập trung vào 5 nhóm kết quả lớn:

1. Lựa chọn hệ thống phân loại và vị trí của họ Trôm

Luận án phân tích chi tiết hai quan điểm lớn: giữ họ Sterculiaceae độc lập hay hạ cấp thành các phân họ thuộc Malvaceae s.l. Tác giả lựa chọn quan điểm truyền thống, duy trì họ Sterculiaceae thuộc bộ Malvales, lớp Magnoliopsida, ngành Magnoliophyta. Đồng thời, lựa chọn hệ thống của Tang Y. và cộng sự (2008) chia họ Trôm ở Việt Nam thành 4 phân họ và 23 chi:

  • Phân họ Trôm (Sterculioideae): 9 chi (Cola, Firmiana, Heritiera, Pterocymbium, Scaphium, Sterculia, Pterygota, Tarrietia, Hildegardia).
  • Phân họ Thâu kén (Helicterioideae): 2 chi (Helicteres, Reevesia).
  • Phân họ Bích nữ (Byttnerioideae): 9 chi (Abroma, Byttneria, Commersonia, Guazuma, Kleinhovia, Leptonychia, Melochia, Theobroma, Waltheria).
  • Phân họ Hồng mang (Dombeyoideae): 3 chi (Eriolaena, Pterospermum, Pentapetes).

Luận án bảo lưu tính độc lập của chi Huỷnh (Tarrietia Blume) tách biệt khỏi chi Cui tim (Heritiera Aiton) dựa trên số lượng lá noãn của bầu (chi Tarrietia có 6-10 lá noãn, chi Heritiera chỉ có 5 lá noãn), theo quan điểm của Tardieu-Blot (1945).

2. Đặc điểm hình thái học của họ Trôm ở Việt Nam

Luận án tổng hợp các đặc trưng chẩn đoán của họ Trôm tại Việt Nam:

  • Dạng sống: Đa số là cây gỗ lớn (Sterculia, Heritiera, Reevesia), cây bụi (Helicteres), hiếm khi là dây leo gỗ (Byttneria) hoặc cây thân thảo (Waltheria, Pentapetes). Vỏ thân thường chứa chất nhầy và sợi; thân cành non thường phủ lông hình sao.
  • Lá kèm và vảy chồi: Vảy chồi nhiều, sớm rụng. Lá kèm luôn hiện diện, hình kim, mũi dùi, hình tam giác hoặc hình sợi, nguyên hoặc xẻ ở đỉnh, thường sớm rụng.
  • Lá: Chủ yếu là lá đơn, mọc cách; hiếm khi là lá kép chân vịt (Sterculia foetida, Tarrietia javanica). Phiến lá nguyên hoặc xẻ thùy hình chân vịt; hệ gân lá dạng lông chim (Helicteres, Reevesia) hoặc gân chân vịt (Abroma, Pterospermum, Sterculia). Cuống lá đặc trưng bởi sự phình to ở cả hai đầu ("cuống dạng gọng kính"), đôi khi chỉ phình ở một đầu. Hai mặt lá màu xanh, riêng chi Pterospermum có mặt dưới màu trắng hồng do phủ dày lông hình sao.
  • Cụm hoa và hoa: Cụm hoa mọc đơn độc ở nách lá (Helicteres), chùm đơn, chùm kép (Sterculia, Pterygota), dạng xim, xim hình tháp (Reevesia), xim gần hình đầu (Waltheria), hoặc ra hoa trên thân (Theobroma). Hoa lưỡng tính hoặc hoa đơn tính; bao hoa mẫu 5. Đài gồm 5 lá đài rời hoặc hợp hình chuông, hình chén; đỉnh đài có thể dính lại hình lồng đèn trước khi nở. Cánh hoa 5, rời nhau, đều hoặc không đều (như chi Helicteres có 2 cánh lớn và 3 cánh nhỏ dần, có tai ở móng); cánh hoa tiêu giảm hoàn toàn ở chi Sterculia.
  • Bộ nhị và bộ nhụy: Đế hoa kéo dài thành trục nhị nhụy (dài 0,5 - 3,5 cm), mang bộ nhị và nhụy ở đỉnh. Nhị nhiều, xếp 2 vòng; vòng ngoài thường tiêu giảm thành nhị lép; chỉ nhị dính liền thành cột kín hoặc ống chỉ nhị bao quanh bầu. Bao phấn 2 ô mở dọc; hạt phấn có gai (Pentapetes, Pterospermum, Eriolaena) hoặc không có gai, bề mặt sần. Bầu trên, gồm 1-5 (hoặc 10-12) ô, mỗi ô chứa 1 đến nhiều noãn. Vòi nhụy hợp hoặc rời; đầu nhụy hình đầu.
  • Quả và hạt: Quả đại gồm các lá noãn rời mở ra khi chín (Sterculia, Heritiera, Scaphium), quả nang tự mở (Pterospermum, Reevesia, Helicteres), quả hạch khô (Theobroma), hoặc quả có cánh (Abroma). Hạt có cánh (Reevesia, Pterospermum) hoặc không cánh (Helicteres); bề mặt hạt nhẵn, nhăn nheo hoặc có hốc gai (Kleinhovia); có áo hạt (Cola); nội nhũ giàu, phôi thẳng hoặc cong.

3. Khóa định loại và phân loại chi tiết các taxon

Luận án xây dựng khóa lưỡng phân định loại đến 4 phân họ, khóa định loại đến 23 chi và các khóa định loại đến toàn bộ 87 loài và dưới loài. Mỗi taxon đều đi kèm tên khoa học, danh pháp đồng nghĩa, thông tin mẫu chuẩn (Typus), mô tả đặc điểm hình thái, mùa hoa quả, sinh thái, phân bố và công dụng.

4. Đa dạng giá trị làm thuốc của họ Trôm

Luận án thống kê chi tiết các loài cây thuốc thuộc họ Trôm ở Việt Nam (Bảng 3.3), phân tích sự đa dạng theo các nhóm bệnh chữa trị (Bảng 3.4), sự đa dạng về bộ phận dùng (Bảng 3.5: thân, lá, rễ, vỏ cây, hạt, quả, mủ) và dạng thân của các loài cây thuốc (Bảng 3.6: gỗ lớn, gỗ nhỏ, cây bụi, dây leo, cỏ).

5. Hóa thực vật và hoạt tính sinh học loài Chưng sao (Commersonia bartramia)

Từ cặn chiết methanol thân cây Chưng sao, luận án đã phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất tinh khiết, trong đó có 3 hợp chất mới (trình bày tại Bảng 3.7) cùng hợp chất Quercetin (hợp chất số 5). Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học (Bảng 3.8) cho thấy:

  • Quercetin (5) có hoạt tính dọn gốc tự do DPPH với giá trị $EC_{50} = 11,43 \pm 0,95$ µg/mL.
  • Quercetin (5) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào in vitro mạnh nhất đối với dòng tế bào ung thư phổi A549 với giá trị $IC_{50} = 43,64 \pm 3,63$ µg/mL, cao hơn hoạt tính trên hai dòng ung thư gan Hep-G2 và ung thư vú MCF-7.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt học thuật và lý luận

  1. Hệ thống hóa toàn diện họ Trôm ở Việt Nam: Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu phân loại họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) ở Việt Nam một cách đầy đủ, đồng bộ và có hệ thống. Luận án đã áp dụng nhất quán quan điểm của Tang Y. và cộng sự (2008) để sắp xếp khu hệ Trôm Việt Nam gồm 4 phân họ, 23 chi và 87 loài cùng dưới loài.
  2. Làm rõ ranh giới phân loại các chi: Luận án bảo lưu tính độc lập của chi Huỷnh (Tarrietia Blume) tách biệt với chi Cui tim (Heritiera Aiton) dựa trên tiêu chí giải phẫu số lượng lá noãn của bầu (6-10 lá noãn so với 5 lá noãn).
  3. Phát hiện và công bố các taxon mới: Luận án góp phần công bố 03 loài thực vật mới cho khoa học:
    • Trôm kon chư răng (Sterculia konchurangensis C.Quang)
    • Thâu kén tây nguyên (Helicteres taynguyenensis V.Dang, Vuong & Naiki)
    • Thâu kén đắk mil (Helicteres dakmilensis V.Dang, Vuong & Bao)

Đóng góp mới về thực tiễn và hoạt tính sinh học

  1. Dữ liệu hóa học mới: Lần đầu tiên nghiên cứu sâu về thành phần hóa học thân cây Chưng sao (Commersonia bartramia (L.) Merr.) tại Việt Nam, phân lập và xác định cấu trúc 3 hợp chất mới cùng hợp chất Quercetin.
  2. Dẫn liệu hoạt tính sinh học: Xác lập dẫn liệu thực nghiệm về hoạt tính chống oxy hóa dọn gốc tự do DPPH ($EC_{50} = 11,43 \pm 0,95$ µg/mL) và hoạt tính gây độc tế bào ung thư phổi A549 ($IC_{50} = 43,64 \pm 3,63$ µg/mL) của hợp chất Quercetin phân lập từ loài Chưng sao.
Hợp chất / Mẫu thử Hoạt tính chống oxy hóa DPPH ($EC_{50}$ µg/mL) Hoạt tính gây độc tế bào A549 ($IC_{50}$ µg/mL)
Quercetin (hợp chất 5) $11,43 \pm 0,95$ $43,64 \pm 3,63$

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đề xuất ứng dụng hệ thống phân họ của Tang Y. và cộng sự (2008) vào việc biên soạn các bộ Thực vật chí và Danh lục thực vật Việt Nam tiếp theo.
  • Tiếp tục khảo sát thực địa tại các khu vực chuyển tiếp sinh thái và vùng núi giáp biên giới nhằm làm rõ sự tồn tại của các loài nghi ngờ (như Leptonychia acuminata ở Quảng Nam).
  • Khai thác sinh khối của các loài cây tiên phong ưa sáng, tái sinh nhanh như Chưng sao (Commersonia bartramia) để làm nguyên liệu chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được công bố trong văn bản, luận án còn một số hạn chế sau:

  • Mẫu vật thu thập thực địa tươi mới chỉ tập trung tại một số khu vực đại diện (Hà Nội, Quảng Trị, Ninh Thuận, Bà Rịa - Vũng Tàu), nhiều vùng sinh thái khác trên cả nước chủ yếu dựa vào việc hồi cứu tiêu bản khô lưu trữ tại các bảo tàng.
  • Sự tồn tại của chi Song giam (Leptonychia) với loài Leptonychia acuminata Mast. ở Quảng Nam vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ bằng mẫu tiêu bản tươi thu thập trực tiếp trong tự nhiên.
  • Thực nghiệm hóa thực vật và sàng lọc hoạt tính sinh học mới chỉ tiến hành trên thân của 01 loài (Commersonia bartramia), chưa thể mở rộng sang các cơ quan khác (lá, hoa, quả) hoặc các loài cây thuốc tiềm năng khác trong họ.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Thu thập mẫu tươi của chi Leptonychia tại Quảng Nam và các vùng phụ cận để xác minh tình trạng phân bố.
  • Mở rộng phân tích sinh học phân tử bằng các chỉ thị gen lục lạp và nhân cho các nhóm loài có biến dị hình thái phức tạp trong chi Sterculia và Helicteres.
  • Khảo sát sâu hơn về độc tính bán trường diễn và cơ chế tác động phân tử của các hợp chất mới phân lập từ loài Chưng sao trên các dòng tế bào khối u.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành phục vụ cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Thực vật học: Khóa định loại phân họ, chi và 87 loài, dưới loài cùng bản mô tả hình thái chi tiết và hệ thống dẫn liệu danh pháp đồng nghĩa là công cụ tra cứu định loại chuẩn xác cho khu hệ thực vật Việt Nam.
  • Các nhà nghiên cứu Dược học và Hóa hợp chất thiên nhiên: Phần tổng hợp danh lục cây thuốc họ Trôm và quy trình phân tách, dữ liệu phổ, hoạt tính sinh học của các hợp chất từ cây Chưng sao cung cấp cơ sở dữ liệu để tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có hoạt tính chống oxy hóa và gây độc tế bào ung thư.
  • Cán bộ quản lý lâm nghiệp và bảo tồn đa dạng sinh học: Dữ liệu phân bố, mùa hoa quả và tình trạng bảo tồn của các taxon, đặc biệt là 3 loài mới công bố (Sterculia konchurangensis, Helicteres taynguyenensis, Helicteres dakmilensis), hỗ trợ công tác quy hoạch bảo tồn nguồn gen thực vật tại các vườn quốc gia và khu bảo tồn thiên nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án lựa chọn hệ thống phân loại nào để sắp xếp họ Trôm ở Việt Nam và ghi nhận bao nhiêu taxon?

Luận án lựa chọn quan điểm truyền thống coi Sterculiaceae là một họ độc lập trong bộ Malvales và áp dụng hệ thống phân loại của Tang Y. và cộng sự (2008). Hệ thống này chia họ Trôm ở Việt Nam thành 4 phân họ (Sterculioideae, Byttnerioideae, Helicterioideae, Dombeyoideae) và đi thẳng đến 23 chi (không qua bậc tông), với tổng số 87 loài và dưới loài được ghi nhận.

2. Ba loài thực vật mới cho khoa học được luận án công bố hoặc góp phần công bố là những loài nào?

Ba loài mới bao gồm:

  1. Trôm kon chư răng (Sterculia konchurangensis C.Quang)
  2. Thâu kén tây nguyên (Helicteres taynguyenensis V.Dang, Vuong & Naiki)
  3. Thâu kén đắk mil (Helicteres dakmilensis V.Dang, Vuong & Bao)

3. Luận án bảo lưu tính độc lập của chi Huỷnh (Tarrietia) dựa trên cơ sở khoa học nào?

Mặc dù nhiều công trình hiện đại xem Tarrietia javanica là đồng nghĩa của Heritiera javanica, luận án theo quan điểm của Tardieu-Blot (1945) công nhận sự độc lập của chi Tarrietia Blume vì chi này có cấu tạo bầu gồm 6-10 lá noãn, trong khi các loài thuộc chi Heritiera Aiton chỉ có 5 lá noãn.

4. Kết quả nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học trên cây Chưng sao (Commersonia bartramia) đạt được những gì?

Từ cặn chiết methanol thân cây Chưng sao, luận án đã phân lập và xác định cấu trúc 3 hợp chất mới cùng hợp chất Quercetin (hợp chất số 5). Quercetin thể hiện hoạt tính dọn gốc tự do DPPH với $EC_{50} = 11,43 \pm 0,95$ µg/mL và gây độc tế bào ung thư phổi A549 với $IC_{50} = 43,64 \pm 3,63$ µg/mL.

5. Khối lượng mẫu vật thực tế phục vụ nghiên cứu phân loại hình thái của luận án gồm bao nhiêu?

Nghiên cứu được thực hiện trên 409 số hiệu mẫu với tổng cộng 1.022 mẫu tiêu bản. Trong đó có 43 số hiệu mẫu với 123 tiêu bản tươi được tác giả trực tiếp thu thập ngoài thực địa tại Hà Nội, Quảng Trị, Ninh Thuận và Côn Đảo; phần còn lại là tiêu bản khô và ảnh chụp mẫu chuẩn lưu trữ tại các phòng tiêu bản HN, VNM, HNU, NIMM, CPNP, VNMN, P, K, LINN, G, KRIB, TAI.


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Kiều Cẩm Nhung là công trình nghiên cứu chuyên khảo toàn diện về phân loại học và giá trị làm thuốc của họ Trôm (Sterculiaceae Vent.) tại Việt Nam. Bằng việc kết hợp phương pháp hình thái so sánh truyền thống trên 1.022 mẫu tiêu bản với hệ thống phân loại của Tang Y. và cộng sự (2008), luận án đã xác lập khu hệ họ Trôm ở Việt Nam gồm 4 phân họ, 23 chi và 87 loài, dưới loài, đồng thời góp phần công bố 03 loài thực vật mới cho khoa học. Bên cạnh việc hệ thống hóa danh lục các loài cây thuốc trong họ, công trình đã cung cấp những dẫn liệu thực nghiệm đầu tiên về thành phần hóa học với 3 hợp chất mới và hoạt tính chống oxy hóa, gây độc tế bào của hợp chất Quercetin từ thân cây Chưng sao (Commersonia bartramia). Các kết quả đạt được tạo lập cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy cho công tác giám định loài, bảo tồn nguồn gen và định hướng khai thác tài nguyên dược liệu thực vật tại Việt Nam.