CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Những nghiên cứu trên thế giới 1. Những nghiên cứu về họ Gừng 1.
Về phân loại và đặc điểm của họ Họ Gừng, tên khoa học Zingiberaceae, bao gồm 53 chi và 1. Trong đó, Amomum là chi lớn thứ hai với khoảng 150 - 180 loài. Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Các thành viên quan trọng nhất của họ này bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân.
Các loài trong họ này là thực vật tự dưỡng hay biểu sinh. Thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ. Lá có các bẹ dài ôm lấy nhau làm thành thân giả, cuống ngắn và phiến lớn, giữa cuống và bẹ lá có phần phụ gọi là lưỡi bẹ (ligule). Thân lá thường có mùi thơm.
Ở nhiều loài thân khí sinh chỉ xuất hiện khi cây ra hoa, mọc lên từ thân rễ, xuyên qua thân giả ra ngoài mang ở phần cuối một cụm hoa (chi Alpinia), nhưng có loài cụm hoa nằm ngay trên thân rễ ở sát mặt đất. Hoa không đều, đài hình ống, màu lục, tràng hình ống, phía trên chia 3 thùy, thùy giữa lớn hơn hai thùy bên. Chỉ có một nhị sinh sản (ở vòng trong) với 2 bao phấn lớn nứt phía trong. Một cánh môi hình bản lớn, màu sặc sỡ, do 3 nhị dính với nhau và biến đổi thành, nằm đối diện với nhị sinh sản.
Hai nhị còn lại biến thành hai nhị lép (vô sinh) nhỏ nằm 2 bên bao phấn (nhiều khi giảm chỉ còn lại những vảy nhỏ, hoặc mất hẳn). Bầu dưới có 3 ô, mỗi ô chứa nhiều noãn. Vòi nhụy chui qua khe hở giữa 2 bao phấn và thò ra ngoài. Quả nang, đôi khi là quả mọng.
Hạt có nội nhũ và cả ngoại nhũ. Mô của các loại cây trong họ này tiết ra tinh dầu có mùi đặc trưng. Họ Gừng (Zingiberraceae) có nhiều chi và gồm nhiều loài khác nhau. Hầu hết các cây thuộc họ Gừng phân bố chủ yếu ở các nước Đông Nam Á, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản.
Võ Văn Chi và Dương Đức Tiến đã tổng kết họ Gừng gồm 45 chi và hơn 1300 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới. Về công dụng Họ Gừng (Zingiberaceae) là họ có số lượng loài nhiều nhất. Đây là một họ có nhiều đại diện có giá trị làm thuốc chữa bệnh, nhiều loài được sử dụng làm gia vị, làm cảnh. Năm 1999, Vimala và cộng sự khi nghiên cứu sàng lọc các hợp chất chữa ung thư từ 7 cây thuốc dân tộc nổi tiếng của Malasya thuộc họ Gừng, phát hiện thấy Gừng dại và Nghệ vàng, có hoạt tính chống ung thư của hợp chất zerumbol, thành phần chủ yếu chiếm tới 72,3% trong tinh dầu Gừng gió trên các dòng tế bào ung thư, nhưng mới ở mức độ thử nghiệm trong ống nghiệm.
Từ năm 2003 trở lại đây, các nghiên cứu kháng ung thư của enzymbol chủ yếu trên động vật, phương pháp nghiên cứu này gần với cơ thể người hơn. Năm 2009, các nhà khoa học Mỹ phát hiện thấy, zerumbol còn có tác dụng ngăn chặn sự mất xương do ung thư gây ra. Khả năng ức chế sự phát triển 50% số lượng tế bào ung thư trong 1ml trên nhiều dòng tế bào ung thư như gan, tử cung… 1. Về nhân giống bảo tồn nguồn gen Trước đây, tại các quốc gia việc bảo tồn tập đoàn Gừng chủ yếu trên đồng ruộng, tuy nhiên gần đây đã xác định ngân hàng gen đồng ruộng không phải là giải pháp tối ưu đối với tập đoàn Gừng.
Bởi lẽ trồng trên đồng ruộng Gừng dễ bị các bệnh hại do nấm, virus, vi khuẩn và tuyến trùng, khi độ ẩm đất không được quản lý tốt. Hơn nữa điều kiện đất đai và độ che bóng cũng không chủ động theo yêu cầu của cây Gừng. Đa số các giống Gừng thu thập đều có nguồn gốc ở các vùng trung du miền núi, khi đem về trồng trong điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu đồng bằng, thường không phù hợp dẫn đến hiện tượng củ nhỏ dần, phân nhánh kém dẫn và có nguy cơ mất giống. Chính vì thế phương pháp bảo quản lưu giữu in-vitro là phương pháp đã được chú ý từ những năm 2005 tại các nước có ngân hàng gen phát triển.
Luan van 6 Việc nhân giống và bảo quản Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào cho kết quả khả quan ở nhiều nước Đông Nam Á như ở Malayxia, Indonesia, Ấn Độ. Có thể sử dụng môi trường Murashige-Skoog cải tiến, có thể bổ sung thêm 6-benzylaminopurin với liều lượng 2-3mg/l. Với phương pháp này có thể tạo những diện tích sản xuất lớn bằng những giống Gừng có chất lượng cao, sạch bệnh và tiết kiệm giống. Hơn nữa, những nghiên cứu bổ sung chất kìm hãm sinh trưởng vào môi trường nuôi cấy phục vụ lưu giữ in vitro cũng đang có nhiều kết quả.
Tại Indonexia các thí nghiệm nhân giống và bảo quản Gừng bằng cách nuôi cấy mô từ chồi non ở nách lá của loài Gừng đen (Z. spectabile) trong môi trường Murashige-Skoog có bổ sung thêm các chất điều hoà sinh trưởng IAA (indole-3-acetic acid), NAA (Naphthalene -acetic acid) và BA(6-benzyladenin) đã cho kết quả khả quan (Nguyễn Thị Ngọc Huệ, 2013). Để bảo tồn và phát triển trong điều kiện tự nhiên, nguồn gen của cây Gừng phải được sinh tồn trong một môi trường thuận lợi, ổn định, ít có những biến đổi khắc nghiệt mang tính hủy diệt nguồn gen. Song ngày nay, ở hầu hết các châu lục, điều kiện sinh tồn của các giống, loài Gừng đã và đang đứng trước thảm họa xói mòn nguồn gen, có nguy cơ mất đi hàng loạt bởi những biến đổi khắc nghiệt của điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường.
Nhằm bảo tồn nguồn gen gừng trước nguy cơ xói mòn phục vụ cho mục tiêu chọn tạo giống, các Viện nghiên cứu, trường Đại học, Trung tâm nghiên cứu của các quốc gia nhiệt đới đã và đang quan tâm, đầu tư với một nguồn tài chính lớn cho các hoạt động thu thập và lưu trữ nguồn gen Gừng. Trong đó các loài Gừng trồng, Gừng tía (Z.montamum Koenig), Gừng gió (Z. zerumber Sm) được quan tâm đặc biệt. Tại Malayxia người ta đã thu thập và đưa vào chương trình bảo tồn 3 giống Gừng là Haliya betai (thân rễ màu nhạt), Halyai bara và Halyai indang (thân rễ có màu đỏ nhạt, rất cay, được sơ chế làm thuốc).
Luan van 7 Tại Indonesia người ta cũng xác định 3 giống gừng cần được bảo tồn, khai thác và phát triển trên quy mô lớn do các giống này có ưu điểm về độ lớn, năng suất, màu sắc cũng như hương vị và thành phần hóa học. Tại Ấn Độ gừng gió được xem là loại nguyên liệu cung cấp tinh dầu cho công nghiệp hóa mỹ phẩm, bởi vậy giống gừng cần được bảo tồn, khai thác và mở rộng trên quy mô hàng nghìn ha. Năm 2010, Viện công nghệ sinh học và cải tiến giống cây trồng Ấn Độ đã tiến hành thu thập 46 mẫu giống Gừng từ nhiều nước trên thế giới thông qua sự nhận biết Marker phân tử RAPD và SSR. Hầu hết các mẫu giống này hiện đang được sử dụng với quy mô hàng nghìn ha tại các nước châu Á và châu Phi.
Nguồn tài nguyên này cũng được đánh giá là có nhiều đặc tính quan trọng như có hàm lượng dược chất cao, chống chịu tốt với biến đổi khí hậu và là nguồn thu nhập chính của hàng nghìn nông dân tại các vùng chuyên canh Gừng. Trên cơ sở thu thập và lưu trữ, hàng trăm giống gừng có giá trị, cho năng suất và chất lương cao đã được bảo tồn, giới thiệu và phát triển trong sản xuất. Tại Nhật Bản, Trung Quốc và Hoa Kỳ người ta trồng loài Z.mioga khá rộng rãi để làm gia vị và chế biến thực phẩm. Tại Ấn Độ, Gừng gió Z.
Zerumbet được trồng làm nguyên liệu để cung cấp tinh dầu cho công nghiệp hóa mỹ phẩm. Thị trường tiêu thụ và chế biến gừng tăng cao là động lực để thúc đẩy sản xuất. Một trong những yếu tố hàng đầu để năng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả trong sản xuất gừng là yếu tố giống. Điều đó cho thấy công tác chọn tạo giống luôn đóng một vai trò quan trọng.
Để đáp ứng ngày càng cao yêu cầu của công tác chọn tạo giống, việc làm giàu nguồn gen thông qua các hoạt động thu thập, lưu trữ để tạo ra sự đa dạng về nguồn gen có ý nghĩa đặc biệt quan trọng để tạo ta một kiểu gen mới cho sản xuất. Với ý nghĩa đó, chủ trương làm giàu nguồn gen gừng với sự đa dạng cao về mặt di truyền đã và đang được tăng cường ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ và Australia được xem là những nước đi đầu trong việc thu thập, bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên thiên nhiên này với tổng số mẫu đang được lưu giữ tại ngân hàng gen quốc gia là trên 3000 nguồn gen. Những nghiên cứu về chi Amomum và Thảo quả Thảo quả: có tên khoa học là Amomum aromaticum Roxb, tên gọi khác là Cardamomum aromaticum (Roxb.) Kuntze, Amomum tsaoko Crévost & Lemarie thuộc họ Gừng (Zingiberaceae). Về chi Amomum: Trên thế giới, chi Sa nhân (Amomum) có khoảng 150 loài và đây là chi lớn của họ Gừng (Zingiberaceae).
Chúng phân bố chủ yếu ở Nam và Đông Nam châu Á, châu Úc, một số loài mở rộng đến vùng ôn đới. Ở Việt Nam, chi Sa nhân (Amomum) có khoảng 21 loài. Các loài trong chi này được trồng hoặc sống dưới tán rừng, khe suối, nơi ẩm ướt,. Nhiều loài trong chi này được sử dụng làm thuốc, làm gia vị hoặc tinh dầu chiết xuất ở các loài được ứng dụng trong các lĩnh vực y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm,.
Bắc Trung Bộ bao gồm 6 tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế. Đã phân tích thành phần hóa học tinh dầu của một số loài: Đậu khấu chín cánh (Amomum maximum Roxb.) được thu ở Kỳ Sơn, Nghệ An, hàm lượng tinh dầu: 0,3%; 0,25% và 0,34 tương ứng với lá, thân và rễ. -pinen (20,4-40,8%), -pinen (6,8-15,0%), -elemen (2,5-12,8%) và - caryophyllen (2,3-10,3%) là các thành phần chính chung cho 3 mẫu tinh dầu. Sa nhân quả có mỏ (Amomum muricarpum Elmer) được thu ở Pù Mát, Nghệ An, hàm lượng tinh dầu: 0,3%: 0,26%; 0,40%; 0,35% và 0,32% tương ứng với lá, thân, rễ, hoa và quả.
Thành phần chính cho 5 mẫu tinh dầu là -pinen (24,1- 54,7%) và -pinen (9,2-25,9%) (Lê Thị Hương và cs (2015).