MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Họ Gừng (Zingiberaceae) là một họ thảo mộc sống lâu năm, bao gồm 45 chi và khoảng trên 1300 loài, phân bố ở các vùng nhiệt Ďới. Ở Việt Nam, họ Gừng có khảng 21 chi với trên 100 loài [6]. Trong số các nguồn gen gừng thu thập từ mọi miền trên toàn quốc, một số nguồn gen có giá trị dinh dưỡng cao, thích nghi tốt, có tiềm năng phát triển mở rộng sản xuất.
Cây gừng bản Ďịa ở Bắc Kạn (Gừng Ďá) Ďược xếp vào nhóm cây quý hiếm cần Ďược bảo tồn theo Quyết Ďịnh số 80/2005/QĐ-BNN ngày 05/12/2005 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Gừng Ďá là loài bản Ďịa mang tính chất Ďặc sản của tỉnh Bắc Kạn, chúng Ďược phân bố nhiều ở các xã Liêm Thủy, Xuân Dương thuộc huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn. Gừng Ďá Ďược Ďồng bào dân tộc (Tày, Nùng, Dao.) trồng từ lâu Ďời trên các nương rẫy, rừng núi Ďất Ďá xen kẽ v. Dưới tác Ďộng của các yếu tố tự nhiên (thổ nhưỡng, thời tiết, khí hậu.) của Ďịa phương nên Gừng Ďá có hương vị Ďặc biệt.
Ruột củ màu vàng, có mùi thơm Ďặc trưng, khi giã củ vắt lấy nước làm phụ gia bảo quản thực phẩm Ďược tươi lâu, Ďặc biệt là trong việc chế biến lạp xường, một món ăn truyền thống và là Ďặc sản của vùng Bắc Kạn. Ngoài ra, Gừng Ďá còn Ďược người dân Ďịa phương sử dụng như là một loại dược liệu rất quý. Trong những năm gần Ďây, nhu cầu sử dụng Gừng Ďá của người dân Ďịa phương và du khách khi Ďến Bắc Kạn tăng cao, Ďặc biệt vào các dịp lễ tết, giá thành thường dao Ďộng từ 600 nghìn Ďến một triệu Ďồng/ 1kg tươi. Điều này dẫn Ďến việc khai thác ngày càng cạn kiệt nguồn gen Gừng Ďá mọc tự nhiên.
Mặc dù hiệu quả kinh tế cao, nhưng hiện nay Gừng Ďá Ďược trồng chủ yếu theo kinh nghiệm, diện tích manh mún, nhỏ lẻ nên sản phẩm chưa mang tính hàng hóa, chưa có lượng giống Ďủ lớn Ďể phát triển thành vùng trồng tập 1 luan an trung. Việc nhân và giữ giống vẫn theo kinh nghiệm của người dân, do vậy củ giống không Ďảm bảo về chất lượng, nhiễm bệnh nhiều và dần thoái hóa. Hơn nữa, hiện nay tên khoa học của loài này chưa Ďược xác Ďịnh cụ thể. Do Ďặc Ďiểm hình thái của cây có nhiều Ďặc Ďiểm giống với cây gừng thường (Zingiber officinarum Roscoe) nên hiện Ďược xếp vào chi Gừng (Zingiber), tên khoa học trong Quyết Ďịnh số 80/2005/QĐ-BNN là “Zingiber sp.
Vì vậy, việc Ďịnh danh chính xác tên khoa học, vị trí phân loại của nguồn gen gừng Bắc Kạn là cần thiết nhằm tạo cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển nguồn gen thực vật quý này. Đồng thời, việc áp dụng công nghệ nuôi cấy mô tế bào trong nhân giống cây gừng Bắc Kạn có thể tạo ra số lượng cây giống lớn, chất lượng Ďồng Ďều, sạch bệnh, và là tiền Ďề Ďể phát triển cây gừng Bắc Kạn theo hướng hàng hóa Ďặc sản vùng miền, mang lại lợi ích kinh tế thực sự và lâu bền cho người dân nhằm phát triển kinh tế vùng, kinh tế Ďịa phương. Xuất phát từ lý luận và thực tiễn nêu trên, nhằm tạo cơ sở dữ liệu về Ďặc Ďiểm sinh học phục vụ cho công tác Ďịnh danh, bước Ďầu xác Ďịnh thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu thu Ďược từ cây gừng bản Ďịa ở Bắc Kạn, Ďồng thời xây dựng quy trình nhân nhanh từ lát cắt chồi, áp dụng vào việc tạo nguồn giống sạch bệnh cung cấp cho người dân, chúng tôi lựa chọn Ďề tài: “Nghiên cứu xác định tên khoa học, quy trình nhân giống in vitro và hoạt tính sinh học của tinh dầu cây gừng bản địa ở Bắc Kạn (Gừng đá) ”. Mục tiêu của luận án Xác Ďịnh tên khoa học loài gừng bản Ďịa ở Bắc Kạn, xây dựng quy trình nhân giống bằng công nghệ nuôi cấy mô từ lát cắt chồi, bước Ďầu xác Ďịnh thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu thu Ďược từ cây có nguồn gốc tự nhiên và cây nuôi cấy mô, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen gừng bản Ďịa Bắc Kạn.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học Cung cấp các dẫn liệu khoa học về Ďặc Ďiểm hình thái, tên khoa học, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu thu Ďược từ cây gừng Bắc Kạn có nguồn gốc tự nhiên và cây nuôi cấy mô; Cung cấp dẫn liệu khoa học về khả năng nhân giống bằng công nghệ nuôi cấy mô từ lát cắt chồi loài gừng Bắc Kạn, là cơ sở Ďể bảo tồn và khai thác nguồn gen có giá trị. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của Ďề tài góp phần làm sáng tỏ vị trí phân loại của cây gừng Bắc Kạn từ Ďó mở ra các hướng cho các nghiên cứu tiếp theo; Quy trình nhân giống bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào Ďược áp dụng vào thực tiễn tạo ra số lượng lớn cây giống Ďồng Ďều, sạch bệnh, tạo Ďiều kiện thuận lợi cho việc mở rộng quy mô phát triển loài gừng Bắc Kạn. Những đóng góp mới của luận án Luận án là công trình Ďầu tiên nghiên cứu một cách bài bản, có hệ thống về tên khoa học và vị trí phân loại loài gừng bản Ďịa ở Bắc Kạn dựa vào Ďặc Ďiểm hình thái và trình tự Ďoạn gen Ďặc trưng ITS (Internal Transcribed Spacer) và gen matK (gen mã hóa cho maturaseK).
Xây dựng Ďược quy trình nhân giống nguồn gen gừng Bắc Kạn bằng kỹ thuật nuôi cấy lớp mỏng, góp phần tạo ra số lượng lớn cây giống Ďồng Ďều, sạch bệnh. Kết quả luận án Ďã bước Ďầu xác Ďịnh Ďược thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu thu Ďược từ cây gừng Bắc Kạn có nguồn gốc tự nhiên và cây nuôi cấy mô. 3 luan an CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Khái quát chung về họ Gừng (Zingiberaceae Lindl. Vị trí phân loại Theo hệ thống phân loại của J. Kress et al, 2002 [78] và Nguyễn Quốc Bình, 2011 [6], vị trí phân loại cây họ Gừng (Zingiberaceae) trong giới thực vật như sau: Giới Thực vật (Plante) Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp Loa kèn (Liliopsida) Phân lớp Loa kèn (Liliidae) Bộ Gừng (Zingiberales) Họ Gừng (Zingiberaceae) Hiện nay trên thế giới họ Gừng (Zingiberaceae) có 45 chi, 1300 loài, phân bố ở vùng nhiệt Ďới. Tại Việt Nam hiện có 21 chi với trên 100 loài (Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam, 2017).
Đặc điểm hình thái của cây Họ Gừng 1. Đặc điểm chung cây Họ Gừng Theo Nguyễn Quốc Bình (2011), cây Họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) có một số Ďặc Ďiểm chung như sau: [6]. Dạng sống: Họ Gừng (Zingiberaceae) gồm những cây thân thảo sống nhiều năm. Mọc nơi Ďất ẩm, nơi sáng, dưới tán rừng hay vách Ďá ẩm, hiếm khi phụ sinh (Cautleya gracilis, Hedychium poilanii).
Thân cây do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau tạo thành thân giả. Thân giả to, cao 1-3-4(-5) m hay mảnh, cao dưới 1m hoặc rất ngắn hay không có do các bẹ lá rời Ďến gốc 4 luan an (Distichochlamys, Kaempferia…), thân giả không phân nhánh. Rễ nhỏ, hình sợi, Ďôi khi Ďầu rễ phình to lên thành dạng củ (Curcuma, Kaempferia, Stahlianthus…). Cây thường có mùi thơm, Ďôi khi có mùi hắc như một số loài trong chi Zingiber, Alpinia,.
Lá: Lá của các loài cây thuộc họ Gừng là lá Ďơn, mọc cách, xếp thành hai hàng, thường hướng lên trên. Kích thước và hình dạng lá biến Ďổi, Ďôi khi phiến lá tiêu giảm thành bẹ lá dạng vảy. Lá gồm các phần: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá, phiến lá: Bẹ lá mở Ďến gốc và ôm chặt lấy nhau thành thân giả (hay còn gọi là thân khí sinh). Cuống lá là phần giữa bẹ lá và phiến lá, có tiết diện ngang hình lòng máng nông hoặc sâu.
Lá không cuống hay có cuống ngắn Ďến dài (từ 0,2-0,3 mm Ďến 15-20 cm, Ďôi khi Ďến 25 cm). Lưỡi lá là phần từ bẹ lá kéo dài lên. Lưỡi dày hay mỏng dạng màng, phía Ďầu nguyên, cụt ngang hay xẻ thành 2 thùy; Ďầu lưỡi hay Ďầu các thùy lưỡi nhọn hay tù; lưỡi dài 1-2 mm hay tới vài cm. Phiến lá hình trứng, hình bầu dục, hình bầu dục dài, hình mũi mác, ít khi gần tròn (Kaempferia elegans); gốc nhọn, hình nêm hay gần tròn; Ďầu thường nhọn, Ďôi khi thót nhỏ thành dạng Ďuôi, hiếm khi tròn.
Lá bắc, lá bắc con - Lá bắc: Lá bắc hình trứng, hình trứng rộng, hình mũi mác, bao lấy lá bắc con và hoa, Ďôi khi bao lấy truyền thể (bulbil) (Globba). Các lá bắc dính với nhau ở nửa phía dưới làm thành dạng túi (Curcuma), hay dạng chuông (Stahlianthus) hoặc xếp lợp lên nhau (Hedychium, Zingiber,. Đặc biệt trong chi Curcuma, các lá bắc bất thụ (không chứa hoa) ở phía dưới hay phía trên của cụm hoa, thường có màu sắc khác với lá bắc hữu thụ. Ở một số loài 1-2 lá bắc dưới cùng của cụm hoa phát triển rất to bao lấy cả cụm hoa khi non gọi là lá bắc tổng bao (nhưng sớm rụng) (Alpinia).
- Lá bắc con: Đính giữa gốc lá bắc và bầu, bao lấy hoa. Lá bắc con mở Ďến gốc hay dạng ống. Đôi khi lá bắc con không có hoặc sớm rụng. 5 luan an Cụm hoa: Cụm hoa dạng chùy, dạng chùm hay dạng bông, mọc ở các vị trí khác nhau: Cụm hoa mọc trên ngọn thân có lá gặp ở các chi như Alpinia, Hedychium,.Cụm hoa mọc từ thân rễ sát mặt Ďất, riêng với thân có lá gặp ở các chi như Amomum, Hornstedtia, Curcuma, Zingiber,.Cụm hoa mọc giữa các bẹ lá ở các chi Boesenbergia, Curcuma, Distichochlamys,.Đôi khi trong cùng một chi, cụm hoa mọc ở trên ngọn thân có lá và cả từ thân rễ (Zingiber), hay từ giữa các bẹ lá và từ thân rễ (Curcuma).
Một số ít loài có cụm hoa xuất hiện trước lá hay xuất hiện Ďồng thời với chồi lá non (Curcuma). Cuống cụm hoa mọc từ thân rễ ở một số chi Ďược bao phủ bởi các bẹ lá dạng vảy lợp lên nhau nhiều hay ít, hay không lợp lên nhau (Amomum, Zingiber,.) Quả: Quả nang chẻ ô; Ďôi khi quả mọng, quả nạc; quả có lông hay không; quả có nhiều dạng khác nhau: + Hình tròn hay bầu dục, Ďường kính từ 0,3-0,4 cm Ďến 2-3 (4) cm, hiếm khi quả hình bầu dục có ngấn giữa (Alpinia galanga); hình thoi (Alpinia oxymitra) hay hình trứng hẹp (Amomum mengtzense). + Có gờ nổi hay có cánh dạng quả khế theo chiều dọc (Alpinia, Elettari, Elettariopsis, Amomum).