Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học chuyên ngành Thực vật học (mã số 9420111) của nghiên cứu sinh Lê Duy Linh, với đề tài "Nghiên cứu thành phần loài thực vật có chứa tinh dầu ở Vườn Quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh", được thực hiện tại Trường Đại học Vinh dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phạm Hồng Ban và PGS. Trần Minh Hợi, hoàn thành vào tháng 04 năm 2020.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm và được xếp hạng thứ 16 trên thế giới về mức độ phong phú tài nguyên sinh vật. Theo các tài liệu thống kê thực vật học, hệ thực vật bậc cao có mạch ở Việt Nam có khoảng 10.500 loài đã được định danh, trong đó có khoảng 657 loài thuộc 357 chi và 114 họ chứa tinh dầu, chiếm tỷ lệ khoảng 6,3% tổng số loài, 15,8% tổng số chi và 37,8% tổng số họ thực vật có mạch. Cây chứa tinh dầu là nguồn nguyên liệu tự nhiên phục vụ công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm. Hầu hết các loài cây chứa tinh dầu tập trung ở hai ngành Thông (Pinophyta) và Ngọc lan (Magnoliophyta).

Vườn Quốc gia (VQG) Vũ Quang được thành lập theo Quyết định số 102/2002/QĐ-TTg ngày 30 tháng 7 năm 2002 của Thủ tướng Chính phủ, có tổng diện tích tự nhiên 55.028 ha với tỷ lệ che phủ rừng tự nhiên đạt 76%, phân hóa thành 5 kiểu rừng chính theo các đai cao. Nơi đây lưu giữ nhiều loài thực vật thân gỗ và dược liệu quý. Mặc dù trước đó đã có một số công trình khảo sát tổng quát về tính đa dạng của thực vật bậc cao có mạch, VQG Vũ Quang vẫn thiếu vắng những công trình điều tra chuyên sâu, có hệ thống về tài nguyên thực vật chứa tinh dầu cũng như các dẫn liệu phân tích định lượng thành phần hóa học tinh dầu của các taxon bản địa. Việc thực hiện luận án nhằm khỏa lấp khoảng trống này, cung cấp cơ sở khoa học phục vụ quản lý, bảo tồn và định hướng khai thác bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là đánh giá tính đa dạng các loài thực vật có chứa tinh dầu và thành phần hóa học của tinh dầu một số loài trong một số họ thực vật có chứa tinh dầu ở VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh.

Nội dung nghiên cứu (đánh số theo văn bản)

Căn cứ mục 2.3 của luận án, các nội dung nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  1. Xác định thành phần loài thực vật có tinh dầu.
  2. Phân tích tính đa dạng các loài cây có tinh dầu về các mặt:
    • Đa dạng về ngành, họ, chi, loài.
    • Đa dạng về dạng thân.
    • Đa dạng về giá trị sử dụng của các loài cây có tinh dầu.
    • Đa dạng về các yếu tố địa lý thực vật của các loài cây có tinh dầu.
    • Đa dạng nguồn gen quý hiếm và tình trạng bảo tồn.
  3. Xác định hàm lượng, phân tích thành phần hóa học của tinh dầu một số loài thuộc 3 họ thực vật: Long não (Lauraceae), Ngọc lan (Magnoliaceae) và Gừng (Zingiberaceae).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các loài thực vật có chứa tinh dầu phân bố trong tự nhiên tại VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh.
  • Phạm vi không gian: Khu vực rừng tự nhiên thuộc VQG Vũ Quang, tập trung vào 5 tuyến điều tra thực địa cắt qua các sinh cảnh rừng chính, phân bố trên các kiểu địa hình núi, đồi và thung lũng thuộc địa bàn các huyện Vũ Quang, Hương Khê và Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình điều tra thực địa và thu thập mẫu vật được triển khai từ năm 2015 đến năm 2019, mỗi năm tiến hành 2 đợt, mỗi đợt kéo dài từ 7 đến 10 ngày.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây được luận án tổng thuật

Trong Chương 1, tác giả đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu về tinh dầu và thực vật chứa tinh dầu trên thế giới và tại Việt Nam:

Trên thế giới:

  • Lịch sử nghiên cứu và khai thác: Tài liệu sớm nhất về cây thuốc có tinh dầu xuất hiện tại Nhật Bản năm 890 với cuốn "Những cây làm thuốc" ghi nhận gần 100 loài. Khảo cổ học ghi nhận người Ai Cập đã chưng cất hơi nước từ năm 450 trước Công nguyên, và các mộ táng thời tiền Hán ở Trung Quốc (100 năm trước Công nguyên) đã dùng tinh dầu thông, bạc hà để ướp xác. Các nghiên cứu thực nghiệm sinh lý thực vật có tinh dầu phát triển mạnh từ đầu thế kỷ XX với các công bố của Charabot (1903, 1904, 1907).
  • Tổng kiểm kê và phân tích hóa học: Lawrence (1994, 1997, 2001) trong các công trình "Essential oils" và "Progress in essential oils" đã tổng hợp thành phần hóa học của khoảng 1.000 loài. Oyen L.A. và Nguyễn Xuân Dũng (1999) trong công trình "Essential oil plants in South-East Asia" đã phân tích thành phần hóa học tinh dầu của hơn 70 loài Đông Nam Á, trong đó có 30 loài được nghiên cứu toàn diện về sinh học, sinh thái và hóa học.
  • Nghiên cứu các taxon chuyên biệt:
    • Họ Long não (Lauraceae): X. Ji và cộng sự (1991) phân tích vỏ và lá Cinnamomum burmannii; Sriramavaratharajan và cộng sự (2019) nghiên cứu Cinnamomum keralaense; Zhu và cộng sự (1993) nghiên cứu Litsea pungens; Choudhury và cộng sự (1995) công bố tinh dầu lá Machilus bombycina; các nghiên cứu về chi Neolitsea và Phoebe tại Đài Loan, Malaysia, Trung Quốc.
    • Họ Ngọc lan (Magnoliaceae): Oyen L.A. và Nguyễn Xuân Dũng (1999) nghiên cứu hoa Magnolia champaca; các công trình của Zheng và cộng sự, Scharf và cộng sự.
    • Họ Gừng (Zingiberaceae): Wong và cộng sự (2005) nghiên cứu Alpinia latilabris; Sabulal và cộng sự (2006) nghiên cứu quả Amomum cannicarpum; Singtothong và cộng sự (2013) nghiên cứu Amomum biflorum; Zhenyang Chen và cộng sự (2019) nghiên cứu Alpinia katsumadai; Marliani, Thubthimthed và cộng sự (2005) nghiên cứu Zingiber ottensii; Mustafa và cộng sự nghiên cứu Elettariopsis triloba.

Tại Việt Nam:

  • Tổng quan hệ thực vật và nguồn tài nguyên tinh dầu: Đỗ Tất Lợi (1985) xuất bản "Cây tinh dầu Việt Nam"; Nguyễn Xuân Dũng (1996) bảo vệ luận án tiến sĩ khoa học về thành phần hóa học và kiểu hóa học (chemotype) của thực vật chứa tinh dầu; Lưu Đàm Cư (1999) nghiên cứu phân bố cây tinh dầu; Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật xuất bản 2 tập sách "Tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Việt Nam" (2000, 2001) ghi nhận hơn 100 loài có giá trị; Lã Đình Mỡi và cộng sự (2001) chỉ ra Việt Nam mới chỉ khai thác tự nhiên hoặc trồng trọt khoảng 20-30 loài; Nguyễn Xuân Dũng và Trần Đình Thắng (2005) xuất bản "Terpenoids and Applications".
  • Nghiên cứu theo vùng địa lý và vườn quốc gia: Trần Minh Hợi và cộng sự (2000) nghiên cứu cây tinh dầu tại Lâm trường Hương Sơn, Hà Tĩnh; Trần Huy Thái và cộng sự nghiên cứu tại Hòa Bình (2002) và Vĩnh Phúc (2003 - 60 loài thuộc 22 họ); Nguyễn Nghĩa Thìn và cộng sự (2004) xác định 43 loài có tinh dầu tại VQG Pù Mát; Hoàng Văn Chính (2019) ghi nhận 410 loài có tinh dầu tại VQG Bến En; Nguyễn Viết Hùng (2016) công bố 361 loài và thứ cây tinh dầu tại VQG Pù Mát; Lê Công Sơn (2013) nghiên cứu 44 loài chi Cinnamomum và Litsea tại VQG Bạch Mã.
  • Nghiên cứu chuyên sâu về các họ mục tiêu tại Việt Nam:
    • Họ Lauraceae: Đỗ Ngọc Đài và nhóm nghiên cứu (2019) công bố tinh dầu Cinnamomum curvifolium và Cinnamomum mairei; Trần Đình Thắng và cộng sự (2013) công bố tinh dầu Phoebe angustifolia, Machilus velutina, Neolitsea polycarpa; Nguyễn Thị Hiền và cộng sự (2010) công bố tinh dầu Re xanh tại VQG Vũ Quang.
    • Họ Magnoliaceae: Do và cộng sự (2016) công bố tinh dầu lá của 4 loài thuộc chi Manglietia và Michelia ở Nghệ An (Magnolia fordiana, Manglietia conifera, Michelia mediocris, Michelia balansae); Bùi Văn Hướng và cộng sự (2014) nghiên cứu Giổi chanh (Michelia citrata) tại Hà Giang.
    • Họ Zingiberaceae: Lê Thị Hương (2016) nghiên cứu 40 loài thuộc chi Amomum và Alpinia, bổ sung 2 loài mới cho hệ thực vật Việt Nam; Đào Thị Minh Châu (2016) phân tích 3 loài họ Gừng tại Pù Mát; Lê Thị Mỹ Châu và cộng sự (2015) công bố tinh dầu Zingiber gramineum và Zingiber rufopilosum; Nguyễn Viết Hùng và cộng sự (2017) phân tích loài Zingiber nitens.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu về tinh dầu tại khu vực Bắc Trung Bộ đã được thực hiện tại một số địa bàn như Pù Mát (Nghệ An), Hương Sơn (Hà Tĩnh), Bạch Mã (Thừa Thiên Huế), nhưng tại VQG Vũ Quang – khu vực có tính giao thoa sinh thái và khí hậu đặc biệt giữa sườn Đông Trường Sơn và khí hậu Lào – chưa có một nghiên cứu tổng thể, chuyên biệt nào về thành phần loài thực vật chứa tinh dầu. Nhiều loài thuộc các chi Litsea, Machilus, Neolitsea, Manglietia, Amomum phân bố tại đây chưa từng được thu thập mẫu để định danh hóa học tinh dầu. Luận án lựa chọn giải quyết trọn vẹn việc lập danh lục thực vật có tinh dầu và phân tích thành phần hóa học tinh dầu của các loài tiêu biểu thuộc 3 họ Long não, Ngọc lan và Gừng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm phân loại

  • Khái niệm cây có tinh dầu: Tiếp cận theo định nghĩa của Nicolaev (1968) và các bổ sung về mặt hình thái giải phẫu: Cây tinh dầu là những cây có chứa các cấu trúc chuyên biệt làm nhiệm vụ tiết và tích luỹ tinh dầu.
  • Khái niệm và đặc tính tinh dầu: Dựa trên Tiêu chuẩn Pháp (1987) và Dược điển Pháp (1965), tinh dầu là hỗn hợp các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, lỏng sánh, có hoạt tính quang học, tỷ trọng phần lớn nhỏ hơn nước ($d < 1$) hoặc lớn hơn nước ($d > 1$), không hoặc ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. Về mặt hóa học, các cấu tử tinh dầu được phân chia thành 4 nhóm chính:
    1. Các hợp chất aliphatic (acyclic): hydrocacbon, alcohol, aldehyt, ceton, este mạch thẳng hoặc phân nhánh.
    2. Các hợp chất terpen và dẫn xuất: cấu tạo từ các đơn vị isopren ($C_5H_8$)$n$, gồm monoterpen ($n=2$, $C{10}H_{16}$) mạch hở, 1 vòng, 2 vòng hoặc 3 vòng; sesquiterpen ($n=3$, $C_{15}H_{24}$) và các dẫn xuất chứa oxy của chúng (alcohol, este, aldehyd, ceton, ether).
    3. Các dẫn xuất benzen (benzenoid): hợp chất chứa vòng nhân thơm $C_6$.
    4. Các hợp chất khác: các chất chứa nitơ (hàm lượng thường $<0,1%$).

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án kết hợp phương pháp nghiên cứu thực vật học truyền thống và phương pháp phân tích hóa học hiện đại:

Hạng mục phương pháp Quy trình và kỹ thuật áp dụng Tài liệu / Tiêu chuẩn đối chiếu
Kế thừa tài liệu Thu thập dữ liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, mẫu tiêu bản lưu trữ và các công bố liên quan. Các hồ sơ lưu trữ tại VQG Vũ Quang, bảo tàng và viện nghiên cứu.
Điều tra thực địa Thiết lập 5 tuyến điều tra chính cắt qua các sinh cảnh rừng tiêu biểu; kiểm tra mùi thơm bằng cảm quan kết hợp đối chiếu tài liệu. Phương pháp tuyến của Nguyễn Nghĩa Thìn (2007).
Thu mẫu và định loại Thu 1-3 mẫu/cây, xử lý mẫu tươi, ép phẳng, sấy khô; phân tích hình thái so sánh cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản (hoa, quả, hạt). Cây cỏ Việt Nam (Phạm Hoàng Hộ, 1999-2000); Thực vật chí Việt Nam; Flora of China.
Đánh giá đa dạng Thống kê taxon (ngành, lớp, họ, chi); dạng thân; giá trị sử dụng; yếu tố địa lý (8 yếu tố); tình trạng bảo tồn nguồn gen quý hiếm. Nguyễn Nghĩa Thìn (1997); Pócs Tamás (1965); Lê Trần Chấn (1999); Sách Đỏ Việt Nam (2007); Nghị định 06/2019/NĐ-CP.
Chưng cất tinh dầu Thu 0,5 - 3 kg mẫu tươi từng bộ phận (lá, cành, vỏ, thân rễ, quả); cắt nhỏ, chưng cất lôi cuốn hơi nước có hồi lưu bằng bộ dụng cụ Clevenger trong 2-4 giờ ở áp suất thường. Dược điển Việt Nam IV (2009).
Định lượng tinh dầu Xác định hàm lượng tinh dầu tính theo % khối lượng tươi, làm khô bằng $Na_2SO_4$ khan, lưu trữ lọ kín ở 0-5°C. Áp dụng công thức: $X (%) = \frac{a \times 0.9}{b} \times 100%$ ($d < 1$) hoặc $X (%) = \frac{a}{b} \times 100%$ ($d > 1$). Phương pháp I, Dược điển Việt Nam II (2002).
Phân tích hóa học GC-FID Thiết bị Agilent Technologies HP 7890A Plus, detector FID; cột mao quản HP-5MS (30 m × 0,25 mm ID, màng mỏng 0,25 µm); khí mang Hydro; buồng tiêm 250°C, detector 260°C; chương trình nhiệt: 60°C (2 phút), tăng 4°C/phút đến 220°C, giữ 10 phút. Hòa tan 1,5 mg mẫu/1 ml hexan. Định lượng cấu tử theo tỷ lệ % diện tích pic FID không dùng hệ số điều chỉnh.
Phân tích hóa học GC-MS Thiết bị Agilent Technologies HP 7890A / HP 5973 MSD; cột HP-5MS, khí mang Heli; so sánh phổ khối với thư viện chuẩn NIST 08, Wiley 9th Version và tài liệu tham khảo. Adams (2007); Joulain & Koenig (1998).
Xử lý số liệu Thống kê số lượng, tính tỷ lệ %, lập bảng biểu so sánh. Phần mềm Microsoft Office Excel 2007.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Dữ liệu thực địa: Hơn 1.200 mẫu vật thực vật thu thập qua các đợt thực địa tại 5 tuyến thuộc VQG Vũ Quang (2015-2019). Đã xử lý, phân tích định loại được 1.061 mẫu tiêu bản (958 mẫu xác định chính xác tên khoa học), lưu giữ tại Phòng mẫu Thực vật, Trung tâm Thực hành thí nghiệm, Trường Đại học Vinh.
  • Dữ liệu phân tích hóa học: Phân tích thực hiện tại Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
  • 5 tuyến điều tra thực địa cụ thể:
    1. Tuyến 1: Trung tâm Vườn đi Trạm Sao La - đường lên Pơ mu.
    2. Tuyến 2: Trạm Cò - Thành Cụ Phan - Dốc dẻ.
    3. Tuyến 3: Trạm Chè - Tiểu khu 82.
    4. Tuyến 4: Trạm Chè - Tiểu khu 84.
    5. Tuyến 5: Trạm Hòa Hải (Hương Khê) - Tiểu khu 204.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này gồm 28 trang, tập trung tổng quan hệ thống cơ sở lý luận và các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài:

  • Khái niệm và đặc điểm hóa học: Phân tích bản chất của tinh dầu, phân loại các nhóm hợp chất (aliphatic, terpen, benzenoid, hợp chất chứa nitơ), vai trò sinh học của cơ quan tiết tinh dầu ở thực vật.
  • Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: Trình bày lịch sử nghiên cứu tinh dầu từ cổ đại đến nay; thống kê các công trình phân tích thành phần hóa học thực vật chứa tinh dầu trên phạm vi thế giới, khu vực Đông Nam Á và Việt Nam; đi sâu vào các công trình đã công bố về 3 họ: Long não (Lauraceae), Ngọc lan (Magnoliaceae) và Gừng (Zingiberaceae).
  • Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội VQG Vũ Quang:
    • Vị trí và địa hình: Tọa độ địa lý từ 18°09' đến 18°26' vĩ độ Bắc, 105°16' đến 105°35' kinh độ Đông; diện tích 55.028 ha (phân khu bảo vệ nghiêm ngặt: 38.800 ha, phục hồi sinh thái: 16.184 ha, hành chính: 44 ha; vùng đệm: 6.254 ha). Địa hình núi chiếm 56,6% (độ cao lên đến 2.286 m tại đỉnh Rào Cỏ), địa hình đồi chiếm 43%, thung lũng chiếm 0,4%.
    • Địa chất và đất đai: Phân hóa thành các nhóm đá mắcma axít kết tinh chua và phiến thạch sét; hình thành 3 nhóm đất chính gồm đất feralit mùn vàng đỏ trên núi cao ($pH = 2,4$), đất feralit vàng đỏ vùng đồi ($pH = 3,5$) và đất phù sa ven sông ($pH = 5,6$).
    • Khí hậu và thủy văn: Vùng chuyển tiếp khí hậu giữa miền Trung và khí hậu Lào, chịu ảnh hưởng gió Tây khô nóng từ tháng 4 đến tháng 8; nhiệt độ trung bình năm 23°C (biên độ dao động nhiệt 11°C, tháng 7 cao nhất đạt 34,7°C, tháng 1 thấp nhất 12,7°C); lượng mưa trung bình 2.404 mm/năm (tập trung tháng 9-10); độ ẩm trung bình 85% (cao nhất 91% vào tháng 2). Là đầu nguồn của 3 hệ thống sông: Sông Ngàn Phố (hệ thủy Khe Tre), Sông Ngàn Trươi (dài 30 km) và Sông Rào Nổ (đổ vào Ngàn Sâu).
    • Hệ sinh thái và thực vật: Ghi nhận khoảng 1.600 loài thực vật bậc cao có mạch với 5 đai rừng đặc trưng: rừng thường xanh đất thấp (100-300 m), rừng thường xanh trung bình (từ 1.400 m), rừng thường xanh núi thấp (300-1.000 m), rừng thường xanh núi cao (1.900 m) và rừng lùn đỉnh núi (>1.900 m).
    • Kinh tế - xã hội: Vùng đệm có 32.431 nhân khẩu (90% người Kinh), sinh kế phụ thuộc vào tài nguyên rừng thông qua khai thác gỗ, săn bắt và thu hái lâm sản ngoài gỗ, tạo áp lực lớn lên công tác bảo tồn sinh cảnh.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này gồm 8 trang, mô tả chi tiết đối tượng nghiên cứu là các loài thực vật có tinh dầu tại VQG Vũ Quang, thời gian nghiên cứu (2015-2019), các nội dung nghiên cứu chính và 7 nhóm phương pháp thực hiện:

  • Phương pháp kế thừa tài liệu.
  • Phương pháp điều tra thực địa theo 5 tuyến tiêu biểu và xác định sơ bộ loài chứa tinh dầu bằng cảm quan.
  • Phương pháp thu mẫu (1-3 mẫu/cây), xử lý tiêu bản và định loại hình thái so sánh dựa vào các tài liệu chuẩn (Cây cỏ Việt Nam, Thực vật chí Việt Nam, Flora of China...).
  • Phương pháp đánh giá tính đa dạng thực vật theo chỉ dẫn của Nguyễn Nghĩa Thìn (đa dạng bậc taxon, dạng thân, công dụng, yếu tố địa lý thực vật theo Pócs Tamás và Lê Trần Chấn, tình trạng bảo tồn theo Sách Đỏ 2007 và Nghị định 06/2019/NĐ-CP).
  • Phương pháp thu hái bộ phận thực vật và chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước có hồi lưu trong thiết bị Clevenger (thời gian 2-4 giờ).
  • Phương pháp định lượng tinh dầu theo Dược điển Việt Nam II.
  • Phương pháp phân tích thành phần hóa học tinh dầu bằng thiết bị sắc ký khí GC-FID (HP 7890A Plus) và sắc ký khí khối phổ liên hợp GC-MS (HP 7890A/HP 5973 MSD), nhận diện cấu tử qua phổ chuẩn NIST 08 và Wiley 9th Version, xử lý số liệu trên Microsoft Excel 2007.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này là nội dung trọng tâm của luận án, gồm 86 trang, trình bày toàn bộ số liệu khảo sát và phân tích qua 30 bảng số liệu, 7 hình và 39 ảnh:

1. Đa dạng thành phần loài thực vật có chứa tinh dầu

  • Luận án đã lập danh lục và xác định được 366 loài thực vật có chứa tinh dầu tại VQG Vũ Quang, thuộc 2 ngành thực vật bậc cao có mạch là ngành Thông (Pinophyta) và ngành Ngọc lan (Magnoliophyta), phân bố trong 2 lớp Magnoliopsida (Hai lá mầm) và Liliopsida (Một lá mầm).
  • Phân tích chi tiết số lượng loài, chi và họ của các taxon chứa tinh dầu; so sánh tỷ lệ giữa lớp Hai lá mầm và Một lá mầm trong ngành Ngọc lan (Bảng 3.1, Bảng 3.2, Hình 3.1, Hình 3.2).
  • Thống kê các họ có số lượng loài chứa tinh dầu phong phú nhất và danh sách các chi có từ 5 loài chứa tinh dầu trở lên (Bảng 3.3, Bảng 3.4).

2. So sánh tính đa dạng với các khu hệ thực vật khác

  • Đặt tương quan so sánh thành phần loài cây tinh dầu tại VQG Vũ Quang với khu hệ thực vật VQG Pù Mát (Nghệ An) và tổng thể cây tinh dầu của Việt Nam (Bảng 3.5, Bảng 3.6, Hình 3.3, Hình 3.4). Số liệu cho thấy thành phần loài cây tinh dầu tại Vũ Quang chiếm tỷ lệ đáng kể trong cơ cấu cây tinh dầu của khu vực Bắc Trung Bộ.

3. Đa dạng về dạng thân và giá trị sử dụng

  • Dạng thân: Phân chia cấu trúc dạng sống của 366 loài thành các nhóm thân gỗ (gỗ lớn, gỗ trung bình, gỗ nhỏ), cây bụi, cỏ (thảo mộc) và dây leo (Bảng 3.7, Hình 3.5).
  • Giá trị sử dụng: Thống kê các nhóm công dụng chính theo tri thức bản địa và y dược học: nhóm cây làm thuốc, nhóm cho gỗ, nhóm làm cây cảnh/bóng mát, nhóm làm gia vị/thực phẩm (Bảng 3.8, Hình 3.6).

4. Phổ yếu tố địa lý và giá trị bảo tồn nguồn gen

  • Yếu tố địa lý thực vật: Phân tích 366 loài theo 8 nhóm yếu tố địa lý (Toàn thế giới, liên nhiệt đới, cổ nhiệt đới, châu Á nhiệt đới, ôn đới, đặc hữu/cận đặc hữu Việt Nam, cây trồng/nhập nội, chưa xác định), làm rõ tính chất nhiệt đới của hệ thực vật Vũ Quang (Bảng 3.9, Hình 3.7).
  • Nguồn gen quý hiếm và bảo tồn: Thống kê các loài thực vật chứa tinh dầu bị đe dọa tuyệt chủng ghi trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 theo các cấp đánh giá (CR, EN, VU, LR) và các loài thuộc danh mục quản lý của Nghị định số 06/2019/NĐ-CP của Chính phủ (Bảng 3.10, Bảng 3.11).

5. Đặc điểm nhận biết và thành phần hóa học tinh dầu các loài nghiên cứu

Luận án mô tả chi tiết đặc điểm hình thái nhận biết ngoài thực địa và xác định hàm lượng, thành phần hóa học tinh dầu của các loài tiêu biểu thuộc 3 họ:

  • Họ Long não (Lauraceae):
    • Ô phát (Cinnamomum sericans): thành phần hóa học tinh dầu lá (Bảng 3.12).
    • Bời lời lá thuôn (Litsea elongata): thành phần hóa học tinh dầu lá (Bảng 3.13).
    • Bời lời phiến lá thon (Litsea lancilimba): thành phần hóa học tinh dầu lá (Bảng 3.14).
    • Bời lời biến thiên (Litsea variabilis): thành phần hóa học tinh dầu lá (Bảng 3.15).
    • Kháo vàng thơm (Machilus bonii): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.16).
    • Kháo nhậm (Machilus odoratissima): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.17).
    • Nô vàng (Neolitsea aurata): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.18).
    • Nô bui san (Neolitsea buisanensis): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.19).
    • Sụ henry (Phoebe tavoyana): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.20).
    • Bảng tổng hợp các thành phần chủ yếu ở các bộ phận khác nhau của các loài họ Long não (Bảng 3.21).
  • Họ Ngọc lan (Magnoliaceae):
    • Vàng tâm (Manglietia dandyi): mô tả hình thái và thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.22).
  • Họ Gừng (Zingiberaceae):
    • Sẹ (Alpinia globosa): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.23).
    • Riềng quảng tây (Alpinia kwangsiensis): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.24).
    • Riềng meng hai (Alpinia menghaiensis): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.25).
    • Riềng pinna (Alpinia pinnanensis): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.26).
    • Sa nhân lông hung (Amomum velutinum): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.27).
    • Tiểu đậu ba thùy (Elettariopsis triloba): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.28).
    • Gừng lá sáng bóng (Zingiber nitens): thành phần hóa học tinh dầu (Bảng 3.29).
    • Bảng tổng hợp các thành phần hóa học chủ yếu ở các bộ phận khác nhau của các loài họ Gừng (Bảng 3.30).

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học

Căn cứ phần "Điểm mới luận án", công trình mang lại hai đóng góp khoa học chính:

  1. Xây dựng bộ dẫn liệu tương đối đầy đủ và có hệ thống gồm 366 loài thực vật có chứa tinh dầu thuộc hệ thực vật VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. Đây là công trình kiểm kê chuyên biệt đầu tiên về tài nguyên cây tinh dầu tại khu vực này.
  2. Lần đầu tiên trên thế giới và tại Việt Nam, luận án cung cấp các dẫn liệu phân tích định tính và định lượng về thành phần hóa học tinh dầu của 09 loài thực vật, bao gồm:
    • Litsea elongata (Wall. ex Nees) Hook. (Bời lời lá thuôn)
    • Litsea lancilimba Merr. (Bời lời phiến lá thon)
    • Litsea variabilis Hemsl. (Bời lời biến thiên)
    • Machilus bonii Lecomte (Kháo vàng thơm)
    • Machilus odoratissima Nees (Kháo nhậm)
    • Neolitsea aurata (Hayata) Koidz. (Nô vàng)
    • Neolitsea buisanensis Yam. (Nô bui san)
    • Manglietia dandyi (Gagnep.) Dandy (Vàng tâm)
    • Amomum velutinum X. X. Chen & G. Y. Gao (Sa nhân lông hung)

Đóng góp thực tiễn và giải pháp đề xuất

  • Cung cấp cơ sở dữ liệu thực vật học và hóa học phục vụ công tác quản lý tài nguyên rừng cho Ban Quản lý VQG Vũ Quang và các Trạm Kiểm lâm (Sao La, Cò, Sơn Kim I, Sơn Kim II, Hương Khê).
  • Xác định danh sách các loài cây tinh dầu quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng theo Sách Đỏ Việt Nam và Nghị định 06/2019/NĐ-CP, định hướng ưu tiên bảo tồn nguyên vị (in-situ) tại các phân khu bảo vệ nghiêm ngặt.
  • Cung cấp dẫn liệu hóa học về các cấu tử chính có hoạt tính sinh học trong tinh dầu của các loài thuộc chi Cinnamomum, Litsea, Machilus, Alpinia, Amomum, làm tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất dược phẩm và hóa mỹ phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Phạm vi thu mẫu thực địa tập trung chủ yếu vào 5 tuyến đại diện thuộc các khu vực quản lý trọng yếu của VQG Vũ Quang; một số sinh cảnh núi cao hiểm trở (như đỉnh Rào Cỏ độ cao trên 2.000 m) gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận thường xuyên.
  • Việc sàng lọc thực vật chứa tinh dầu ở thực địa ban đầu dựa vào phương pháp cảm quan (ngửi mùi thơm) kết hợp tài liệu tra cứu, do đó có thể chưa bao quát hết các loài có hàm lượng tinh dầu thấp hoặc cơ quan tích lũy tinh dầu nằm sâu trong mô gỗ khó phát hiện bằng cảm quan.
  • Trong số 366 loài được lập danh lục, luận án chỉ tập trung chiết xuất và phân tích thành phần hóa học sâu ở một số loài đại diện thuộc 3 họ chính (Lauraceae, Magnoliaceae, Zingiberaceae), chưa phân tích thành phần hóa học của tất cả các loài được phát hiện.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục mở rộng các tuyến khảo sát thực địa ở các đai cao trên 1.900 m và khu vực biên giới hiểm trở giáp Lào để bổ sung thành phần loài.
  • Mở rộng phân tích hóa học tinh dầu đối với các họ thực vật chứa tinh dầu phong phú khác được ghi nhận trong danh lục như Cam (Rutaceae), Cúc (Asteraceae), Na (Annonaceae), Hoa môi (Lamiaceae).
  • Thử nghiệm đánh giá hoạt tính sinh học (kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa) của các mẫu tinh dầu mới được phân tích thành phần hóa học để phục vụ định hướng ứng dụng thực tế.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành thực vật học và hóa thực vật:

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên và sinh viên ngành Sinh học, Thực vật học, Dược học, Lâm nghiệp: Tài liệu cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về điều tra đa dạng thực vật kết hợp phương pháp hóa học phân tích GC-FID và GC-MS; phương pháp định lượng tinh dầu theo tiêu chuẩn Dược điển; và bảng khóa định loại hình thái đối chiếu.
  • Đối với giảng viên và các viện nghiên cứu: Cung cấp tư liệu giảng dạy chuyên đề tài nguyên thực vật, hóa học các hợp chất thiên nhiên và đa dạng sinh học rừng nhiệt đới.
  • Đối với cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp dữ liệu thực chứng cho Ban Quản lý VQG Vũ Quang, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hà Tĩnh và Sở Tài nguyên & Môi trường trong việc xây dựng phương án bảo tồn nguồn gen thực vật nguy cấp, kiểm soát hoạt động khai thác lâm sản ngoài gỗ của cư dân vùng đệm.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã ghi nhận bao nhiêu loài thực vật có chứa tinh dầu tại VQG Vũ Quang?

Theo kết quả nghiên cứu của luận án, tác giả đã lập danh lục và ghi nhận chính xác 366 loài thực vật có chứa tinh dầu tại VQG Vũ Quang, thuộc 2 ngành thực vật có mạch là ngành Thông (Pinophyta) và ngành Ngọc lan (Magnoliophyta).

2. Có bao nhiêu loài thực vật lần đầu tiên được phân tích thành phần hóa học tinh dầu trong luận án này?

Luận án lần đầu tiên cung cấp dẫn liệu thành phần hóa học tinh dầu của 09 loài thực vật, gồm: Bời lời lá thuôn (Litsea elongata), Bời lời phiến lá thon (Litsea lancilimba), Bời lời biến thiên (Litsea variabilis), Kháo vàng thơm (Machilus bonii), Kháo nhậm (Machilus odoratissima), Nô vàng (Neolitsea aurata), Nô bui san (Neolitsea buisanensis), Vàng tâm (Manglietia dandyi) và Sa nhân lông hung (Amomum velutinum).

3. Tinh dầu của các loài được chưng cất và phân tích bằng những phương pháp, thiết bị cụ thể nào?

Tinh dầu được chiết xuất từ mẫu thực vật tươi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hồi lưu trong thiết bị Clevenger (2-4 giờ ở áp suất thường) theo Dược điển Việt Nam IV. Phân tích định tính và định lượng thành phần hóa học được thực hiện trên hệ thống sắc ký khí GC-FID (Agilent Technologies HP 7890A Plus, cột HP-5MS) và sắc ký khí khối phổ liên hợp GC-MS (Agilent Technologies HP 7890A / HP 5973 MSD) tại Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên. Dữ liệu phổ được đối chiếu với thư viện chuẩn NIST 08 và Wiley 9th Version.

4. Quá trình điều tra thực địa của luận án được tiến hành theo các tuyến nào và trong khoảng thời gian nào?

Nghiên cứu thực địa được tiến hành từ năm 2015 đến năm 2019 (mỗi năm 2 đợt, mỗi đợt 7-10 ngày) dọc theo 5 tuyến chính:

  • Tuyến 1: Trung tâm Vườn đi Trạm Sao La - đường lên Pơ mu.
  • Tuyến 2: Trạm Cò - Thành Cụ Phan - Dốc dẻ.
  • Tuyến 3: Trạm Chè - Tiểu khu 82.
  • Tuyến 4: Trạm Chè - Tiểu khu 84.
  • Tuyến 5: Trạm Hòa Hải (Hương Khê) - Tiểu khu 204.

5. Ba họ thực vật nào được luận án tập trung phân tích thành phần hóa học tinh dầu chi tiết nhất?

Ba họ thực vật được tác giả lựa chọn để phân tích thành phần hóa học tinh dầu chuyên sâu là họ Long não (Lauraceae), họ Ngọc lan (Magnoliaceae) và họ Gừng (Zingiberaceae).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Duy Linh đã hoàn thành việc điều tra, đánh giá tính đa dạng của 366 loài thực vật có chứa tinh dầu tại VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh trên các khía cạnh taxon, dạng thân, giá trị sử dụng, yếu tố địa lý và tình trạng bảo tồn nguồn gen. Công trình đã phân tích thành phần hóa học tinh dầu của các loài đại diện thuộc 3 họ Lauraceae, Magnoliaceae và Zingiberaceae, trong đó lần đầu tiên công bố dữ liệu hóa học tinh dầu của 9 loài thực vật bậc cao. Kết quả của luận án đóng góp nguồn dữ liệu khoa học tin cậy cho ngành thực vật học và hóa học hợp chất thiên nhiên Việt Nam, đồng thời là cơ sở thực tiễn phục vụ quản lý, bảo tồn đa dạng sinh học tại VQG Vũ Quang.