ĐẶT VẤN ĐỀ Thực vật là nguồn tài nguyên quý giá mà thiên nhiên đã ban tặng cho chúng ta. Chúng gồm nhiều loài, nhiều tầng thứ và cho nhiều công dụng khác nhau. Đặc biệt chúng rất quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của con ngƣời, chúng cung cấp thực phẩm, nƣớc, thuốc men và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Nhƣng ngày nay với hoạt động của con ngƣời đang làm cho nguồn tài nguyên này cạn kiệt nhanh chóng.
Do đó, các nƣớc trên thế giới đã và đang cùng chung sức để bảo vệ các nguồn gen có trên hành tinh. Thực vật trên thế giới vốn đa dạng và phong phú, thống kê ƣớc tính đến nay có khoảng 380.000 loài thực vật trong đó 1/5 số loài đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng. Việt Nam là một quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới, có nhiều điều kiện cho các sinh vật phát triển, theo thống kê thì hiện nay ở Việt Nam có khoảng 13.000 loài thực vật. Ở nƣớc ta do hậu quả chiến tranh, nạn gia tăng dân số cũng nhƣ khai thác quá mức nguồn tài nguyên rừng dẫn đến diện tích rừng tự nhiên thu hẹp nhanh làm cho đa dạng sinh học ngày càng giảm.
Ở nƣớc ta các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu về từng họ thực vật bậc cao khác nhau để xây dựng bộ thực vật chỉ của Việt Nam hoàn chỉnh, từ đó có cơ sở dữ liệu đánh giá nguồn tài nguyên này. Trong số đó, họ Hồ tiêu (Piperaceae) đang là đối tƣợng đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Hồ tiêu là một họ thực vật chứa trên 3.600 loài đƣợc nhóm trong 5 chi. Chúng là các loại cây thân gỗ nhỏ, cây bụi hay dây leo sống một năm hay lâu năm và phân bố rộng khắp trong khu vực nhiệt đới.
Đây là nhóm thực vật rất dễ bị tác động khi thay đổi sinh cảnh sống, sự khai thác bừa bãi và nhiều hoạt động khác của con ngƣời vì lợi ích trƣớc mắt đã làm cho hệ thực vật Việt Nam nói chung và thành phần loài của họ này nói riêng ngày một suy giảm. Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về các loài cây họ Hồ tiêu và có nhiều loài mới đƣợc phát hiện, tuy nhiên vẫn còn nhiều vùng, nhiều địa phƣơng nghiên cứu về họ này còn ít. 1 Xã An Sinh là 1 xã miền núi thuộc thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh. Nhờ điều kiện tự nhiên, hệ sinh thái đa dạng ở vùng đồi núi đã hình thành và phát triển một thảm thực vật phong phú có nhiều lớp thực vật sinh trƣởng.
Nhìn chung, rừng và thảm thực vật nhƣ tấm áo chắn để bảo vệ môi trƣờng đất. Đối với vùng đồi núi, rừng điều tiết dòng chảy các dòng sông, chống xói mòn, rửa trôi. Vì vậy, bảo vệ rừng và thảm thực vật chính là bảo vệ môi trƣờng sinh thái chung đảm bảo sự phát triển bền vững. Để góp phần bảo tồn và phát triển bền vững thực vật thuộc họ Hồ tiêu, việc đánh giá tính đa dạng thành phần loài và phân bố của họ Hồ tiêu là cần thiết.
Vì vậy, tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tính đa dạng thành phần loài và phân bố của họ Hồ tiêu (Piperaceae) tại xã An Sinh, thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh”. 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số đặc điểm về thực vật thuộc họ Hồ tiêu Họ Hồ tiêu (Piperaceae) là một họ thực vật chứa trên 3.600 loài đƣợc nhóm trong 5 chi. Chúng là các loại cây thân gỗ nhỏ, cây bụi hay dây leo sống một năm hay lâu năm và phân bố rộng khắp trong khu vực nhiệt đới.
Loài đƣợc biết đến nhiều nhất có lẽ là Hồ tiêu (Piper nigrum), loài đƣợc trồng nhiều nhất trong sản xuất hạt tiêu làm gia vị, mặc dù nhiều họ hàng khác của nó trong họ này cũng đƣợc dùng làm gia vị. Hệ thống APG III năm 2009 công nhận họ này và gán nó vào trong bộ Piperales của nhánh không phân hạng magnoliids. Họ này bao gồm 5 chi: Piper, Peperomia, Zippelia, Manekia và Verhuellia. Các thực vật thuộc họ này có công dụng làm gia vị, làm thuốc.
Nhƣ cây tiêu chữa đƣợc nhiều bệnh nhƣ: Quai bi, đau dạ dày, trị sốt rét, trị viên thận. - Đặc điểm của họ Hồ tiêu: + Rễ và thân: Các loài trong họ này thƣờng là có thân rễ và có thể là cây sống trên mặt đất hoặc biểu sinh. Thân hoặc là đơn hoặc là phân nhánh. + Lá: Lá đơn, mép lá nguyên, mọc ở gốc cây hay dọc thân cây, có thể mọc so le, đối hay vòng.
Thƣờng có các lá kèm, cũng nhƣ có cuống. Lá thƣờng có mùi thơm nồng đặc trƣng dễ nhận thấy khi nghiền hay vò nát. + Hoa: Cụm hoa mọc ở đầu cành, đối diện với lá hay trong nách lá. Hoa lƣỡng tính, không có bao hoa, mỗi hoa đối diện với một lá bắc hình khiên.
Nhị hoa 2-6, và thuộc dạng dƣới bầu (nghĩa là bầu nhuỵ thƣợng), với các bao phấn 2 ngăn. Thƣờng có 3-4 bầu nhuỵ đính với một nhuỵ mỗi hoa, thƣờng có 1 hay 3-4 lá noãn. Bầu nhuỵ 1 ngăn, thƣợng. + Quả và hạt: Quả giống nhƣ quả hạch, chứa một hạt mỗi quả.
Hạt có phôi nhỏ, và ngoại nhũ chứa nhiều bột. Tình hình nghiên cứu về họ Hồ tiêu 1.T rên thế giới Piperaceae là một họ kinh tế và sinh thái quan trọng. Trên thế giới số lƣợng loài lớn nhất đƣợc tìm thấy ở châu Mỹ (khoảng 700 loài), với khoảng 300 loài ở Nam Á. Có những nhóm nhỏ hơn từ Nam Thái Bình Dƣơng (khoảng 40 loài) và châu Phi (khoảng 15 loài).
Cuốn thực vật chí Trung Quốc (tập 1-2009) đã chỉ ra hóa phân loại của 3 chi, hóa phân loại của từng chi, trong đó chi Zipellia, Piper (khoảng 60 loài), Piperomia (7 loài), ngoài ra cuốn này còn giới thiệu cụ thể đặc điểm hình thái, nơi mọc và vùng phân bố của từng loài tại Trung Quốc. Các tác giả Lin, Tzer-Tong, và Lu đã nghiên cứu và mô tả trong cuốn thực vật chí Đài Loan (1984) đã mô tả đặc điểm sinh thái và vùng phân bố, giá trị sử dụng, hình thái bao gồm cả hình vẽ đen trắng lẫn hình vẽ màu của 2 chi bao gồm chi Piperomia (khoảng 5 loài) và chi Piper (9 loài). Miền Nam Nhật Bản và phía Nam Hàn Quốc đã tìm thấy một số loài ở vùng đất thấp rừng mƣa nhiệt đới (Pepper, Piper. Một vài loài đƣợc gọi là “Pipers con kiến” (Piper Cenocladum) sống hỗ trợ với kiến ở vùng Homidiana.
Hiện nay trên thế giới có đề tài nghiên cứu của Vaidyanatha Lyer Thankamani, Raghavan nair Giridhar Khoa Công nghệ sinh học, trƣờng Đại học Kariavattom của Kerala lên men sản xuất tiêu trắng sử dụng các chủng vi khuẩn Bacillus mycoides, Bacillus lichenformis, Bacillus brevis với kết quả định lƣợng piperine 4%. Theo hệ thống phân loại thực vật của 3 tác giả gồm: Hutchinson (1974), Cronquist A. Trên thế giới, họ Hồ tiêu (Piperaceae) có khoảng 2. Sự phân nhóm đối với các loài và chi của họ này cho đến nay vẫn chƣa đạt đƣợc sự 4 thống nhất.
Tác giả Miquel ( 1843-1844) chia họ này thành hai nhóm là Piperae gồm 15 chi với 304 loài và Peperomeae có 5 chi với 209 loài. De Candolle (1869) xác định họ này gồm 2 chi Piper và Peperomia với trên 1. Theo Rendle (1956), họ Hồ tiêu gồm 2 chi lớn là Piper với trên 700 loài và Peperomia với trên 600 loài, ngoài ra, còn thêm 7 chi nhỏ khác. Tuy nhiên, theo Lawrence (1957), họ này có 10-12 chi với 2 chi lớn là Piper và Peperomia.
Tác giả Burger (1977) cũng đƣa ra kết luận tƣơng tự. Theo phân loại của Takhtajan (2009), họ Piperaceae gồm có 7 chi. Họ Hồ tiêu với số lƣợng trên 1000 loài phân bố ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới tại các vùng núi và các tầng cây thấp tại các khu rừng ẩm nhƣng cũng có thể mọc ở các nơi có vùng đất trống, ven sông suối ven đƣờng hoặc gần khu dân cƣ phân bố ở dƣới độ cao 2500m chỉ 1 số ít phân bố ở trên độ cao 3000m có thể phân bố mang tính đặc hữu hoặc phân bố rộng rãi nhƣ Ấn Độ 45 loài, Brazil 330 loài, Ecuador 100 loài, Thái lan 38 loài, Trung Quốc 60 loài sự phân bố đa dạng nhất của họ tập trung chủ yếu ở một số trung tâm đa dạng nhƣ vừng nhiệt đới Amzon (300) loài, vùng núi Andes (200) loài khu vự Trung Mỹ (200) loài đứng thứ 2 về sự đa dạng là khu vục châu Á với 300 loài châu Phi 15 loài rừng Đại Tây Dƣơng 150 loài, Nam Thái Bình Dƣơng 40 loài. Theo một nghiên cứu năm 1996, trong khoảng thời gian gần một thế kỷ (từ năm 1907-1996), đã có 85 loài trên tổng số hơn 1.000 loài thuộc chi Piper L.
đƣợc nghiên cứu về thành phần hoá học và có 555 chất đƣợc công bố phân lập từ chi này. Tuỳ mục đích của từng nghiên cứu, những bộ phận của chi Piper L. đƣợc chọn làm đối tƣợng nghiên cứu về thành phần hoá học có thể là thân, lá, rễ, quả hoặc hạt. Những hợp chất phân lập đƣợc có cấu trúc hoá học rất đa dạng và nằm trong những nhóm chính sau: alcaloid, tinh dầu, flavonoid, propenybenzen, lignan, neolignan,… Cũng theo nghiên cứu này, alcaloid là nhóm hợp chất phong phú nhất với 145 chất đƣợc liệt kê.
Trong đó, piperin là hợp chất đầu tiên của nhóm alcaloid đƣợc phân lập và cũng là alcaloid phổ biến nhất có mặt trong chi Piper L. Từ năm 1996 đến nay, đã có thêm nhiều hợp chất 5 mới đƣợc phân lập từ những loài đã nghiên cứu cũng nhƣ từ một số loài mới đƣợc nghiên cứu của chi này, trong đó, riêng nhóm hợp chất alcaloid cũng đã có thêm khoảng 135 chất đƣợc công bố. Những cón số thống kê ở trên cho thấy tiềm năng nghiên cứu về thành phần hoá học của chi Piper L. là rất lớn.
Hơn 9000 năm trƣớc đây, ở Spirit Cave, Thái Lan các nhà khoa học đã nghiên cứu để phát triển một số loại tiêu sinh trƣởng trong nhà máy tốt hơn so với ở ngoài trời, và đƣợc sử dụng cho ẩm thực. Trong thời cổ đại, vào thời các đế chế La Mã họ đã biết sử dụng đáng kể Tiêu (Piper nigrum) để làm gia vị cay cho những món ăn chính, và thời đó tiêu còn giá trị hơn cả đƣờng và muối. Do sự phân bố rộng của Piperaceae, nên nhiều nơi đƣợc biết đến là gia vị quan trọng, nhiều trong số đó đƣợc quốc tế Mecaxochitl (Piper.amago) đƣợc sử dụng bởi ngƣời Aztec thêm gia vị cho cacao.