Luận án tiến sĩ về sinh học và kỹ thuật tạo cây con loài tơm urceola minutiflora tại Tây Nguyên

Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh thái học và kỹ thuật tạo cây con loài tơm trong urceola, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề

• Tác giả: Nguyễn Thanh Nguyên
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Kết
• Trường học: Đại học Đà Lạt
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu sinh học và kỹ thuật tạo cây con loài tơm urceola minutiflora tại Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Lạt

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Sự cần thiết của luận án
• 1.2. Mục tiêu của luận án
• 1.3. Ý nghĩa của luận án
• 1.4. Những đóng góp mới của luận án
• 1.5. Bố cục của luận án
• 2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
• 2.1. Chi Mộc tinh (Urceola Roxb) và loài Tơm trơng (Urceola minutiflora (Pierre) D.Middleton)
• 2.2. Giá trị sử dụng của loài Tơm trơng
• 2.3. Đặc điểm sinh học
• 2.4. Đặc điểm sinh thái
• 2.5. Nghiên cứu về nhân giống
• 3. THẢO LUẬN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 4. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 4.1. Nội dung nghiên cứu
• 4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 4.2.1. Phương pháp tiếp cận
• 4.2.2. Các phương pháp nghiên cứu sinh học, sinh thái và nhân giống vô tính
• 4.3. Điều kiện tự nhiên khu vực phân bố loài Tơm trơng
• 4.3.1. Huyện Ea H’leo - Đắk Lắk
• 4.3.2. Vườn quốc gia Yok Đôn - Xã Krông Na - Đắk Lắk
• 4.3.3. Huyện Đức Trọng - Lâm Đồng
• 4.3.4. Huyện Krông Pa - Gia Lai
• 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 5.1. Đặc điểm sinh học loài Tơm trơng
• 5.1.1. Mô tả hình thái
• 5.1.2. Đặc điểm tái sinh tự nhiên
• 5.1.3. Thành phần dược liệu
• 5.2. Đặc điểm sinh thái loài Tơm trơng
• 5.2.1. Đặc điểm phân bố
• 5.2.2. Các yếu tố sinh thái tại nơi phân bố loài Tơm trơng
• 5.2.3. Cấu trúc quần xã thực vật nơi có Tơm trơng
• 5.2.4. Thành phần thực vật trong khu vực phân bố của cây Tơm trơng
• 5.2.5. Bản đồ phân bố quần thể Tơm trơng
• 5.3. Kỹ thuật nhân giống vô tính loài Tơm trơng
• 5.3.1. Nuôi cấy mô (in vitro)
• 5.3.2. Xây dựng hướng dẫn kỹ thuật nhân giống vô tính loài Tơm trơng
• 5.3.3. Ảnh hưởng của một số nhân tố đến khả năng sinh trưởng và phát triển cây con giai đoạn vườn ươm
• 5.3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước
• 5.3.3.2. Ảnh hưởng của chế độ che sáng
• 5.3.3.3. Ảnh hưởng của chế độ dinh dưỡng
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về loài Tơm trơng Urceola minutiflora

Loài Tơm trơng (Urceola minutiflora) là một trong những loài cây có giá trị sinh học và kinh tế cao tại khu vực Tây Nguyên. Cây có đặc điểm sinh học nổi bật như là cây thân gỗ leo, có thể phát triển đến chiều dài 20 m. Lá cây có màu xanh đậm, phiến lá thuôn dài, kích thước thay đổi tùy theo điều kiện sinh thái nơi mọc. Cây ra hoa từ tháng 4 đến tháng 8 và mùa quả từ tháng 6 đến tháng 10. Hạt của cây nhỏ, có lông mào màu trắng ở đầu, giúp cây tái sinh tự nhiên từ hạt và chồi thân. Việc nghiên cứu đặc điểm sinh học của loài này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về sinh thái học mà còn tạo cơ sở cho các kỹ thuật nhân giống và bảo tồn loài cây này.

1.1 Đặc điểm sinh học

Đặc điểm sinh học của Tơm trơng bao gồm hình thái, cấu trúc và khả năng sinh trưởng. Cây có khả năng tái sinh tự nhiên tốt, với sự phát triển mạnh mẽ từ hạt và chồi. Nghiên cứu cho thấy cây có thể phát triển tốt trong các điều kiện đất khác nhau, đặc biệt là trên đất sa thạch và đất sét pha cát. Đặc điểm này cho thấy khả năng thích nghi cao của loài cây này với môi trường sống đa dạng tại Tây Nguyên.

II. Kỹ thuật nhân giống cây con

Kỹ thuật nhân giống cây con của Tơm trơng được thực hiện thông qua hai phương pháp chính: nhân giống vô tính và nhân giống từ hom. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng môi trường nuôi cấy mô (in vitro) với các chất bổ sung như BA và Kinetin có hiệu quả cao trong việc tái sinh và phát triển chồi. Kỹ thuật này không chỉ giúp tăng cường khả năng sinh trưởng của cây mà còn đảm bảo chất lượng giống cây con. Việc áp dụng các kỹ thuật này sẽ góp phần bảo tồn và phát triển bền vững loài cây này tại khu vực Tây Nguyên.

2.1 Nhân giống vô tính

Nhân giống vô tính là phương pháp hiệu quả để tạo ra cây con từ mô tế bào. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng môi trường MS bổ sung 0,5 mg/l BA hoặc 1 mg/l Kinetin cho kết quả tốt nhất trong việc tái sinh chồi. Điều này cho thấy rằng các yếu tố dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây con. Kỹ thuật này không chỉ giúp tăng cường số lượng cây con mà còn đảm bảo chất lượng giống cây, từ đó phục vụ cho công tác bảo tồn và phát triển loài cây này.

2.2 Nhân giống từ hom

Phương pháp nhân giống từ hom cũng được áp dụng để tạo ra cây con. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng hom già chưa hóa gỗ và giâm vào mùa nắng cho kết quả tốt nhất. Sử dụng chất IAA nồng độ 1 - 1,5% cũng giúp tăng cường khả năng ra rễ của hom. Kỹ thuật này không chỉ đơn giản mà còn hiệu quả, giúp tăng cường khả năng sinh trưởng của cây con trong điều kiện tự nhiên.

III. Đánh giá môi trường sống và điều kiện sinh thái

Môi trường sống của Tơm trơng tại Tây Nguyên rất đa dạng, với các yếu tố sinh thái như độ cao, loại đất và thành phần vi sinh vật trong đất. Cây thường phân bố ở độ cao từ 200 đến 938 m, tập trung chủ yếu ở độ cao từ 300 đến 500 m. Đất nơi cây phát triển thường là đất sa thạch hoặc đất sét pha cát, với pH dao động từ 6,50 đến 6,81. Các yếu tố này ảnh hưởng lớn đến sự phát triển và sinh trưởng của cây, đồng thời cũng là cơ sở để xây dựng các biện pháp bảo tồn và phát triển bền vững cho loài cây này.

3.1 Điều kiện tự nhiên

Điều kiện tự nhiên tại khu vực phân bố của Tơm trơng rất phong phú. Nhiệt độ trung bình năm từ 21 đến 23 độ C, cùng với độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây. Các yếu tố sinh thái như ánh sáng, độ ẩm và thành phần dinh dưỡng trong đất cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định sự sinh trưởng của cây. Việc nghiên cứu các yếu tố này sẽ giúp xác định các biện pháp kỹ thuật phù hợp để phát triển và bảo tồn loài cây này.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về Tơm trơng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Việc cung cấp thông tin về đặc điểm sinh học, sinh thái và kỹ thuật nhân giống sẽ giúp các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng địa phương có cơ sở để bảo tồn và phát triển loài cây này. Đặc biệt, trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự suy giảm đa dạng sinh học, việc bảo tồn các loài cây có giá trị y học như Tơm trơng là rất cần thiết.

4.1 Đóng góp cho bảo tồn đa dạng sinh học

Nghiên cứu này góp phần vào công tác bảo tồn đa dạng sinh học tại Tây Nguyên. Việc bảo tồn loài Tơm trơng không chỉ giúp duy trì nguồn gen quý giá mà còn bảo vệ các hệ sinh thái tự nhiên. Các biện pháp bảo tồn được đề xuất trong nghiên cứu sẽ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực từ khai thác quá mức và biến đổi khí hậu, từ đó đảm bảo sự phát triển bền vững cho loài cây này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TRÊN THẾ GIỚI 1. Chi Mộc tinh (Urceola Roxb) và loài Tơm trơng (Urceola minutiflora (Pierre) D.Middleton) Chi Mộc tinh thuộc họ Trúc đào (Apocynaceae) hiện bao gồm các loài của chi Urceola và một số loài của chi khác nhập vào như: Chavartnesia, Ecdysanthera, Parabarium, Xylinabaria và Xylinabariopsis. Chi Urceola có khoảng 15 loài phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới Châu Á, trong đó 8 loài được biết có ở Trung Quốc (Li el al., 1995), 8 loài có ở Lào (Newman el al., 2007) và Thái Lan có 6 loài (David J.

Theo trang http://powo.org/ của Royal Botanic Gardens, Kew (truy cập ngày 14 tháng 9 năm 2022) loài Tơm trơng có tên khoa học là Urceola minutiflora (Pierre) D.Middleton, thuộc chi Urceola Roxb. Tên loài là được chấp nhận và loài có phân bố tự nhiên ở vùng Đông Dương, cụ thể là: Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam. Giá trị sử dụng của loài Tơm trơng Loài Tơm trơng có tác dụng làm giảm acid uric và cholesteron máu, chống oxy hóa, chống loét, chống nấm, chống xơ vữa động mạch, làm bất hoạt những chất độc tế bào, điều hòa miễn dịch, kháng ung thư, cải thiện lưu thông tuần hoàn và mạch vành tim, gan,. Một nghiên cứu liên quan đến bệnh tim mạch, tiểu đường và ung thư ở Thái Lan cho thấy, trong y học cổ truyền khi sàng lọc chiết xuất từ 40 cây khác nhau, các hoạt chất chống oxy hóa được đo bằng Trolox.

Trong những loại cây nghiên cứu, nhóm tác giả phát hiện các hoạt động chống ôxy hóa của cây Xylinbaria minutiflora, cây Cỏ chanh lương (Leptocarpus disjuntus), cây Chóc máu (Salacia chinensis), Cam thảo cây (Albizia myriophylla) và cây Tơm trơng 5 cao hơn những loại khác. Trong đó, hoạt chất chống ôxy hóa điều trị bệnh tiểu đường của cây Tơm trơng khá cao 7,09 mM/g (Attakorn Palasuwan and Suphan Soogarun, 2014). Mới đây, Rachpirom et al. (2022) đã phát hiện trong cây Tơm trơng có 4 thành phần hoạt chất: Phenolic, Flavonoid, Terpenoid và Anthocyanin với hàm lượng khá cao tương ứng: 340,65 µg/g khối lượng khô; 30,99 mg/g khối lượng khô; 22173,27 g/g khối lượng khô và 10,85 mg/100g mẫu.

Hoạt động chống ôxy hóa trong cây Tơm trơng cũng đạt 6,42 µg/mL so với ascorbic và BHT chuẩn. Ngoài ra, tác dụng khử sắt của Tơm trơng cũng rất tốt 444 mg/g khối lượng khô tương ứng. Đặc điểm sinh học Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới; tái sinh rừng thúc đẩy việc hình thành cân bằng sinh học trong rừng nhiệt đới, đảm bảo cho rừng tồn tại liên tục. Có thể nói tái sinh rừng là tiền đề của diễn thế rừng, giúp cho rừng luôn ở trạng thái vận động.

Nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng có thể làm sáng tỏ quá trình tồn tại và phát triển của rừng trong quá khứ, hiện tại và trong tương lai (Phùng Ngọc Lan, 1986). Phùng Ngọc Lan (1986) đã chỉ ra hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới đó là tái sinh phân tán, liên tục đối với các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt đối với các loại cây ưa sáng. Xúc tiến tái sinh tự nhiên và nhân tạo là môt giải pháp lâm sinh chủ đạo trong phục hồi rừng nhiệt đới (Lieth and Mooney, 1991; Kamo et al., 2002; Lamb et al. Đặc điểm sinh thái Các dạng sống được mô tả là rất đa dạng trong rừng mưa nhiệt đới bao gồm: Cây thân gỗ, thân thảo, dây leo, phụ sinh, ký sinh, … và chúng có mối 6 quan hệ chặt chẽ với nhau trên cơ sở các mối quan hệ sinh thái, … (Richards, 1952; Odum, 1971; Baur, 1976).

Hệ sinh thái rừng có mối quan hệ chặt chẽ với môi trường xung quanh và ngược lại, các tác động của nhân tố sinh thái ảnh hưởng tổng hợp đến phân bố, sinh trưởng của rừng. Các nhân tố sinh thái trong các nhóm khí hậu, đất đai, địa hình, nước có mối quan hệ qua lại và ảnh hưởng đến sinh trưởng cây rừng, tái sinh cây rừng (Richards, 1952; Odum, 1971). Khoa học về sinh thái ngày nay trở nên rất quan trọng, nó nghiên cứu các yêu cầu sinh thái của sinh vật để giúp cho việc bảo tồn và phát triển cá thể cũng như quần thể; hoặc giúp phục hồi các chức năng sinh thái dựa vào sinh vật. Mối quan hệ giữa thực vật với môi trường là một nội dung nghiên cứu quan trọng để duy trì, bảo tồn và phát triển cá thể và quần thể.

Thực tế cho thấy với sự đa dạng loài, quần xã thực vật rừng, các yêu cầu sinh thái của chúng vẫn còn nhiều bí ẩn chưa được khám phá. Vì vậy nghiên cứu các yêu cầu sinh thái của thực vật rừng, cá thể, quần xã thực vật là nội dung còn rộng mở và cần thiết cho bảo tồn và phát triển rừng bền vững (Odum, 1971). Baur (1976) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên bao gồm nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi và đã chỉ ra rằng nhân tố ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sinh trưởng của cây tái sinh. Nghiên cứu phát hiện các mối quan hệ giữa các nhóm nhân tố sinh thái và ảnh hưởng tổng hợp của chúng đến phân bố, sinh trưởng, tái sinh rừng là một lĩnh vực khoa học rộng và quan trọng phục vụ quản lý và bảo tồn hệ sinh thái rừng bền vững.

Tuy nhiên các mối quan hệ sinh thái và tác động đến rừng thường phức tạp, do đó chưa có nhiều nghiên cứu toàn diện. Nghiên cứu về nhân giống 1. Phương pháp nhân giống bằng hom 7 Trước đây phương pháp nhân giống hữu tính khá phổ biến và được sử dụng rộng rải. Tuy nhiên trong quá trình nhân giống, một số yếu tố nội sinh và ngoại sinh đã ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của cây con.

Để khắc phục được những hạn chế của nhân giống hữu tính, phương pháp nhân giống vô tính đã được nghiên cứu phát triển. Theo báo cáo của National Medicinal Plants Board (2008) ở Ấn Độ, kỹ thuật nhân giống bằng phương pháp giâm hom có thể được thực hiện với sự hỗ trợ của hormone kích thích ra rễ. Nghiên cứu trên các loài thực vật khác cho thấy rằng giá thể giâm cành trực tiếp hoặc tuổi của cây được cho là những yếu tố quan trọng để nhân giống thành công bằng giâm cành (Wamatu and King'oro, 1992). Phản ứng của các kiểu gen khác nhau cũng khác nhau ở Chickpea (Collard et al.

Cuối cùng, có bằng chứng cho thấy mật ong có chất khử trùng và đã được sử dụng để thúc đẩy quá trình ra rễ ở cây giâm cành (Balabushka, 1984, 1985). Ảnh hưởng của độ ẩm đến sinh trưởng của thực vật đã được Hoffman (1979) đề cập. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến sự phát triển và hình thái thực vật trước đây ít được chú ý (Mortensen, 1986). Hơn nữa, ảnh hưởng của độ ẩm đối với sự phát triển của cây trồng trong nhà kính có vẻ khác nhau tùy theo các loài được thử nghiệm (Ket, 2003; Mortensen, 2000).

Trong nhiều loại cây nông nghiệp, độ ẩm không ảnh hưởng ở các mức từ 500 - 1.500 Pa VPD, trong một số trường hợp khi VPD cao hơn có thể làm giảm tốc độ quang hợp (Ket, 2003; Leach, 1979; Rawson and Begg, 1977). Sự phát triển của một số loài trong chậu thường ít bị ảnh hưởng khi VPD giảm từ 1. Nhân giống sinh dưỡng tạo cơ hội tốt nhất để nhân các cây có giá trị trong trồng trọt (Mialoundama et al. Các cành giâm được nhân giống trong mùn cưa có xử lý hormone tạo ra rễ dài và mảnh (Owuor et al.

Việc sử dụng hormone NAA có xu hướng làm tăng tốc độ phát triển của rễ. Những phát 8 hiện tương tự đã được báo cáo bởi Ofori et al. (1996) trong khi tạo rễ Milicia excelsa. Trong số các kích thích tố tạo rễ ngoại sinh, NAA được chứng minh là đáng tin cậy trong việc ra rễ của cành giâm.

Theo Hartmann et al. (1997), có những hợp chất bên trong cành giâm như phenolics tương tác với auxin để thúc đẩy sự ra rễ và tăng chiều dài của rễ. Một số loài có xu hướng ra rễ tốt hơn trong một số chất nền nhất định có hoặc không có xử lý hormone, và điều này có liên quan đến tình trạng thích nghi điều kiện sống ẩm hay khô hạn (Mialondama et al., 2002; Blythe et al. Tuy nhiên, NAA cũng có thể ức chế quá trình ra rễ cành giâm khi sử dụng với nồng độ cao cho cây Oxalis corniculata khi phun qua lá (Holt and Chism, 1988).

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng cành giâm có thể ra rễ với sự trợ giúp của auxin trong điều kiện phun sương (Shamet and Handa, 1996). Tuổi của cành giâm cũng có đáp ứng khác nhau khi giâm, hầu hết các nghiên cứu đều cho rằng, với các cây thân gỗ, các đoạn cành già (dạng bánh tẻ) và cành non khi giâm đều có kết quả khác nhau. Ảnh hưởng của vị trí đốt nơi hom được lấy, số lượng lá còn lại trên mỗi cành giâm và cường độ ánh sáng đối với sự ra rễ và tăng trưởng của cây non cũng đã có nhiều nghiên cứu (Park et al. Phát hiện này sẽ được chứng thực thêm khi tiến hành một thử nghiệm khác với các thông số và phương pháp chăm sóc bổ sung như tần suất tưới nước khác nhau, nhiệt độ che phủ khác nhau, môi trường đất, chiều dài cành giâm, nguồn giống, các kích thích tố sinh trưởng khác, thời điểm thu hái cành giâm, vị trí trồng và tuổi của nguồn cành giâm.

Đặc biệt, cây trồng được thực hiện thông qua việc giâm cành sẽ giống về mặt di truyền với cây mẹ, còn cây trồng từ hạt có thể có sai dị về hình thái. Giâm cành là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để tái tạo cây "nguyên mẫu". Phương pháp nhân giống in vitro Ứng dụng công nghệ sinh học - nuôi cấy mô tế bào thực vật trong nhân giống vô tính thực vật có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp nhân giống vô tính truyền thống. Philip et al.

(1992) cho rằng tiềm năng phát sinh hình thái của mẫu cấy đầu chồi của cây Tiêu đen (Piper nigrum) đã được khảo sát và mô tả một phương pháp nhân giống thông qua tạo chồi cho kết quả tốt. Việc kết hợp các dạng môi trường, chất điều hòa sinh trưởng và xử lý khử trùng khác nhau cũng đã thực hiện và so sánh. Các vấn đề về kỹ thuật trong nuôi cấy mô đôi khi xảy ra, có thể do các dịch tiết nội sinh của mô nuôi cấy gây chết hoặc ức chế sự tái sinh chồi của mẫu cấy.