Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Thu thập, tuyển chọn và nghiên cứu quy trình nuôi trồng hai loại nấm ăn và nấm dược liệu hoang dại từ vùng Thất Sơn An Giang" do nghiên cứu sinh Hồ Thị Thu Ba thực hiện tại Trường Đại học Cần Thơ vào năm 2019, thuộc chuyên ngành Công nghệ Sinh học (mã ngành: 94 20 201), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Trần Nhân Dũng và TS. Lại Thị Minh Diệu.

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, tác giả trình bày rằng nghề trồng nấm trên thế giới và tại Việt Nam phát triển liên tục từ những năm 1960 và 1980. Vùng rừng núi Thất Sơn (tỉnh An Giang) thuộc Đồng bằng sông Cửu Long có khí hậu mát mẻ quanh năm, sở hữu nguồn tài nguyên nấm lớn phong phú gồm nhiều loài nấm ăn và nấm dược liệu có giá trị. Tuy nhiên, việc khai thác, bảo tồn và thuần hóa các giống nấm hoang dại ngoài tự nhiên tại khu vực này chưa được chú trọng. Đứng trước nguy cơ biến đổi khí hậu toàn cầu và sự suy giảm tài nguyên sinh học, việc điều tra, thu thập, đánh giá an toàn sinh học và xây dựng quy trình nuôi trồng nhân tạo cho các nguồn gen nấm bản địa là yêu cầu thực tiễn cấp bách, tạo nguồn giống phục vụ tiêu thụ nội địa và hướng đến xuất khẩu.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của luận án là thu thập, tuyển chọn, xác định độc tính cấp, xác định thành phần dinh dưỡng, thành phần dược tính, độc tính bán trường diễn, thử nghiệm trên dòng tế bào ung thư và hoàn thiện quy trình công nghệ nuôi trồng một loại nấm ăn cùng một loại nấm dược liệu mới thu thập hoang dại từ vùng Thất Sơn, An Giang.

Hệ thống câu hỏi và nội dung nghiên cứu được chia thành bốn nội dung cụ thể:

  1. Nội dung 1: Sưu tầm một số loại nấm lớn vùng Thất Sơn An Giang, điều tra mẫu nấm có thể sử dụng từ địa phương, định danh mẫu nấm được chọn dựa trên hình thái bên ngoài.
  2. Nội dung 2: Xác định độc tính cấp, phân lập giữ giống nấm trên môi trường PDA, định danh phân tử các loại nấm không chứa độc tính.
  3. Nội dung 3: Xác định thành phần dinh dưỡng, dược tính các loại nấm hoang dại có giá trị. Xác định một số thành phần dược tính quan trọng trong hai loại nấm dược liệu, độc tính bán trường diễn và thử tác dụng nấm trên tế bào ung thư máu và ung thư đại trực tràng đối với nấm dược liệu hoang dại mới.
  4. Nội dung 4: Nghiên cứu quy trình công nghệ nuôi trồng hoàn chỉnh hai loại nấm được chọn.

Đối tượng nghiên cứu là các loại nấm ăn và nấm dược liệu hoang dại thu thập từ vùng rừng núi Thất Sơn An Giang. Phạm vi nghiên cứu về không gian tập trung tại 7 dãy núi thuộc vùng Thất Sơn: Núi Cấm, Núi Dài, Núi Dài Năm Giếng, Núi Cô Tô, Núi Két, Núi Tượng, Núi Nước. Các thử nghiệm nuôi trồng được tiến hành tại An Giang; các phân tích độc tính, giá trị dinh dưỡng, dược tính và định danh sinh học phân tử được thực hiện tại Trường Đại học Cần Thơ. Phạm vi thời gian nghiên cứu thực địa diễn ra từ năm 2014 đến năm 2017, tập trung thu mẫu vào ba thời điểm trong mùa mưa hàng năm: tháng 6 (đầu mùa mưa), tháng 8 (giữa mùa mưa) và tháng 10 (cuối mùa mưa).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong phần tổng quan tài liệu, tác giả hệ thống hóa các cơ sở lý luận về sinh học nấm lớn, lịch sử phát triển nghề nấm, giá trị dinh dưỡng, hoạt tính y dược và các kỹ thuật công nghệ sinh học liên quan. Tác giả dẫn hệ thống phân loại sinh giới 5 giới của Whittaker (1969) và hệ thống 3 lãnh giới dựa trên trình tự 16S rRNA của Woese (1977), trong đó nấm thuộc lãnh giới Eukarya. Khái niệm nấm lớn (mushroom) được trích dẫn theo định nghĩa của Chang and Miles (2004). Về khu hệ nấm tại Việt Nam, tác giả điểm lại phân loại 4 nhóm của Trịnh Tam Kiệt (2011) gồm nấm ăn được, nấm dược liệu, nấm độc và nhóm chưa nghiên cứu rõ công dụng.

Về tình hình nghiên cứu khu hệ nấm trong nước, luận án điểm lại các mốc thời gian và công trình tiêu biểu:

  • Giai đoạn 1890–1928 ghi nhận khoảng 200 loài nấm ở Việt Nam.
  • Phạm Hoàng Hộ (1960) mô tả 48 chi và 31 loài nấm trong "Rong cỏ miền Nam Việt Nam".
  • Nguyễn Văn Diễn (1965) công bố 28 loài nấm ăn và 10 loài nấm độc; Trịnh Văn Năm (1965) nghiên cứu nấm phá gỗ vùng Hữu Lũng.
  • Trịnh Tam Kiệt (1965, 1966, 1978, 1995, 1996, 1998, 2000, 2001, 2011) với các công trình điều tra bộ Aphyllophorales, khu hệ nấm sống trên gỗ vùng Nghệ An (90 loài), "Nấm Việt Nam tập 1" (116 loài), danh lục nấm Việt Nam gồm 837 loài (1998) và tổng kết 1.250 loài thuộc khu hệ nấm Việt Nam (2001).
  • Lê Lân Dũng (1977, 2001, 2003) nghiên cứu họ Polyporaceae miền Bắc (22 loài), chi Hexagonia Fr. vùng Tây Nguyên (5 loài); Lê Văn Liễu (1977) khảo sát 118 loài nấm rừng.
  • Trần Văn Mão (1978, 2004) nghiên cứu 239 loài nấm phá gỗ vùng Thanh - Nghệ - Tĩnh.
  • Phan Huy Dục (1991, 1994, 2001) công bố 56 loài bộ Agaricales vùng đồng bằng Bắc Bộ, 39 loài nấm phá hoại gỗ và 16 loài nấm hoang dại làm thực phẩm.
  • Ngô Anh (1991, 1996, 1998, 1999, 2001) và Lê Thứ (1998) nghiên cứu khu hệ nấm Thừa Thiên Huế với 272 loài, họ Ganodermataceae miền Trung (30 loài) và họ Hymenochaetaceae Donk (39 loài).
  • Các nghiên cứu thuần hóa và sản xuất nấm ăn, nấm dược liệu: Phạm Thành Hổ (2002, 2004, 2009) về nấm hương (Lentinula edodes), nấm lụa bạc (Volvariella bombycina); Cổ Đức Trọng (2007) về nấm hầu thủ (Hericium erinaceus); Lê Xuân Thám và ctv (2013) về thực trạng sản lượng nấm Việt Nam năm 2012; Nguyễn Nhị và ctv (2013) về định danh nấm Macrocybe gigantea; Trần Nhân Dũng và ctv (2012) về giải trình tự vùng ITS định danh 16 loài nấm ăn.

Về mặt y dược, tác giả phân tích các hợp chất hoạt tính sinh học từ nấm gồm triterpenoid (Xu et al.; Laszczyk, 2009; Jie Liu, 1995; Chen et al., 2010), polysaccharide và beta-glucan (Chang and Miles, 2004; McIntosh et al.; Stanley et al., 2005; Kao et al.; Cao et al., 2006). Cơ chế kích hoạt apoptosis chống ung thư của các dịch chiết nấm và phương pháp thử độc tính tế bào (MTT, XTT, WST-1, SRB) được trích dẫn theo Simon (2004) và Nguyễn Thị Thu Hà (2012).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Mặc dù các nghiên cứu nấm ở miền Bắc và miền Trung khá phong phú, nguồn tài nguyên nấm lớn tại vùng rừng núi Thất Sơn (An Giang) chưa được khảo sát có hệ thống. Đặc biệt, việc phân lập, đánh giá độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và thiết lập quy trình nuôi trồng nhân tạo hoàn chỉnh đối với loài nấm ăn bản địa là nấm dai (Lentinus squarrosolus) và loài nấm dược liệu là nấm thượng hoàng (Phellinus sp.) chưa từng được thực hiện trước đó tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân loại hình thái học nấm học (Trịnh Tam Kiệt), lý thuyết phân loại phân tử dựa trên vùng trình tự ITS (Internal Transcribed Spacer) của hệ gen ribosome (White et al., 1990), cùng các nguyên lý dược lý học thực nghiệm về độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và hoạt tính gây độc tế bào theo hướng dẫn của Viện Dược liệu - Bộ Y tế (2006) và Đỗ Trung Đàm (1996).

Phương pháp thực nghiệm được triển khai theo các bước cụ thể:

  1. Phương pháp thu thập và điều tra điền dã: Khảo sát tại 7 ngọn núi thuộc vùng Thất Sơn. Mẫu nấm được thu hái ngoài tự nhiên (khoảng 5 mẫu/dòng đối với dòng xuất hiện nhiều). Phỏng vấn 11 hộ dân địa phương qua phiếu điều tra để thu thập thông tin về kinh nghiệm sử dụng, công dụng làm thực phẩm hoặc dược liệu.
  2. Phương pháp định danh hình thái: Quan sát đại thể và vi thể bằng kính hiển vi quang học ở độ phóng đại 40X, sử dụng kỹ thuật nhuộm tế bào nấm bằng dung dịch Lactophenol cotton blue để ghi nhận cấu trúc đảm bào tử và bào tử (kích thước, màu sắc, cấu tạo màng, giọt nội chất).
  3. Phương pháp xác định độc tính cấp: Mẫu nấm được sấy khô ở 60°C, nghiền mịn và chiết xuất với nước cất (chiết nóng cách thủy 60°C trong 1 giờ) và cồn 96% (chiết lạnh 72 giờ) theo tỷ lệ mẫu:dung môi là 1:10, sau đó cô cách thủy ở 60°C thu cao chiết. Động vật thí nghiệm là chuột nhắt trắng đực, 5–6 tuần tuổi, trọng lượng 22±2 g, cho uống liều thể tích 20 ml/kg thể trọng (không quá 0,5 ml/chuột), theo dõi phản ứng toàn ứng/bất ứng sau 72 giờ và tiếp tục theo dõi trong 14 ngày để xác định liều tối đa không gây chết (Dmax), LD0 hoặc LD50.
  4. Phương pháp phân lập giống: Cắt mẫu mô nấm có kích thước 1 cm² từ mũ hoặc thân nấm, cấy vào môi trường PDA (Potato Dextrose Agar), ủ ở 25–30°C và theo dõi tốc độ phát triển hệ sợi nấm thuần khiết.
  5. Phương pháp sinh học phân tử (PCR và giải trình tự ITS): Ly trích DNA tổng số bằng dung dịch Lysis Buffer (100 mM Tris, 1,4 M NaCl, 20 mM EDTA, 2% w/v CTAB), tinh sạch bằng hỗn hợp Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1), kết tủa bằng isopropanol lạnh và rửa với ethanol 70%. Phản ứng PCR thực hiện với thể tích 25 µL gồm 2,5 µL 10X buffer, 0,5 µL dNTPs (200 µM), 0,25 µL Taq polymerase (0,05 units/µL), 0,5 µL mồi ITS1 (0,2 µM), 0,5 µL mồi ITS4 (0,2 µM), 1 µL mẫu DNA (200 pg/µL) và 19,75 µL nước cất. Cặp mồi đặc hiệu:
    • ITS1: 5'–TCCGTAGGTGAACCTGCGG–3'
    • ITS4: 5'–TCCTCCGCTTATTGATATGC–3' Chu trình luân nhiệt: 94°C trong 5 phút; 35 chu kỳ gồm 94°C trong 30 giây, 56°C trong 35 giây, 72°C trong 2 phút; giai đoạn kéo dài cuối ở 72°C trong 10 phút. Điện di kiểm tra trên gel agarose 1,2%. Mẫu được gửi giải trình tự tại công ty Macrogen (Hàn Quốc) và đối chiếu trình tự trên ngân hàng gen NCBI bằng công cụ BLAST.
  6. Phương pháp phân tích dinh dưỡng và dược tính: Định lượng chất béo, chất đạm, vitamin A, vitamin C, amino acid, khoáng chất (Ca, Fe, Zn, K). Định lượng triterpenoid toàn phần theo phương pháp cân (Pei and Yang, 1993) qua chiết phân đoạn bằng diethyl ether và n-butanol, cô thu cắn ở 50°C, hiện màu bằng vanillin/H2SO4 10%/EtOH và sấy 110°C trong 10 phút. Định lượng polysaccharide, đường khử và đường tự do bằng phương pháp phenol-sulfuric acid theo Lâm Thị Kim Châu và ctv (2004) dựa trên đường chuẩn glucose ở các dải nồng độ từ 20 đến 90 µg/mL.
  7. Phương pháp thử độc tính bán trường diễn: Chuột nhắt trắng uống cao chiết nấm thượng hoàng liên tục trong 1 tháng. Đánh giá sự biến đổi trọng lượng cơ thể, 12 chỉ số huyết học (hồng cầu, hemoglobin, hematocrit, tiểu cầu, MCV, MCH, MCHC, RDW, bạch cầu, bạch cầu hạt, bạch cầu mono, bạch cầu lympho), 6 chỉ số sinh hóa máu (GOT, GPT, protein toàn phần, triglyceride, creatinin, urea) và giải phẫu vi thể gan, thận.
  8. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thư: Thử nghiệm cao chiết nấm thượng hoàng trên dòng tế bào ung thư máu K562 và ung thư đại trực tràng HCT116, xác định tỷ lệ ức chế tăng trưởng và khả năng hoạt hóa quá trình apoptosis.
  9. Phương pháp nghiên cứu quy trình nuôi trồng: Bố trí các nghiệm thức khảo sát môi trường nhân giống cấp 1 (thạch PDA, PDD bổ sung nước dừa, PDK bổ sung khoáng), môi trường nhân giống cấp 2 (hạt lúa phối trộn cám gạo hoặc tấm) và môi trường cơ chất nuôi trồng quả thể (mạt cưa cao su kết hợp cám gạo, bột bắp với các công thức B5, B5C5, T5C5).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày bối cảnh thực tiễn, đặt vấn đề về sự cấp thiết của việc thu thập và thuần hóa các loài nấm hoang dại tại vùng Thất Sơn An Giang. Xác định mục tiêu tổng quát và 4 nội dung nghiên cứu thành phần. Giới hạn đối tượng nghiên cứu là các mẫu nấm ăn và nấm dược liệu hoang dại tại 7 dãy núi thuộc vùng Thất Sơn, chưa được nghiên cứu nuôi trồng tại Việt Nam. Trình bày ý nghĩa khoa học và thực tiễn, nhấn mạnh tính mới trong việc phân lập, nhân giống nuôi trồng thành công nấm dai (Lentinus squarrosolus) và nấm thượng hoàng (Phellinus sp.), khảo sát độc tính bán trường diễn và khả năng gây phân hủy tế bào ung thư đại trực tràng của nấm thượng hoàng.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý thuyết về sinh học nấm lớn, chu trình phát triển hình thái từ hệ sợi đến quả thể, các yếu tố sinh lý - sinh hóa tác động đến quá trình tạo quả thể (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ thông khí, pH cơ chất). Hệ thống hóa các số liệu quốc tế về sản lượng nấm thế giới từ năm 1960 đến 2004, phân tích sự thay đổi cơ cấu loài từ sự áp đảo của nấm mỡ (Agaricus bisporus) sang các loài nấm châu Á (Lentinula edodes, Pleurotus spp., Flammulina velutipes). Tổng kết thực trạng trồng nấm tại Việt Nam giai đoạn 1990–2012. Trình bày chi tiết cấu trúc hóa học và cơ chế dược lý của các hợp chất triterpene, squalene, acid ganoderic, polysaccharide, beta-glucan trong việc điều hòa miễn dịch, ức chế enzyme aromatase, ngăn chặn hình thành mạch máu khối u (VEGF). Tổng quan kỹ thuật sản xuất meo giống qua 3 cấp, quy trình chế biến cơ chất từ phụ phế phẩm nông nghiệp (compost, mạt cưa cao su), nguyên lý định danh bằng chỉ thị phân tử vùng ITS ribosome và các kỹ thuật thử nghiệm độc tính tế bào ung thư (MTT, SRB). Điểm cứu toàn diện các công trình nghiên cứu khu hệ nấm Việt Nam từ năm 1890 đến năm 2013.

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả cụ thể địa điểm thu thập mẫu nấm tại 7 ngọn núi vùng Thất Sơn An Giang và địa điểm phân tích tại Đại học Cần Thơ trong giai đoạn 2014–2017. Liệt kê chi tiết nguyên vật liệu, hóa chất tinh khiết và trang thiết bị chuyên dụng (máy luân nhiệt PCR, máy đo quang phổ UV-Vis, tủ cấy vô trùng, nồi hấp áp lực). Trình bày chi tiết quy trình thực nghiệm của 4 nội dung:

  • Điều tra xã hội học nấm lớn trên 11 hộ dân địa phương.
  • Phương pháp sấy khô, chiết xuất cao nước và cao cồn từ 5 loại nấm được tuyển chọn, kỹ thuật thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trắng đực.
  • Quy trình phân lập thuần khiết mô nấm trên đĩa thạch PDA; quy trình tách chiết DNA bằng đệm CTAB, thành phần phản ứng PCR 25 µL và chu trình nhiệt với cặp mồi ITS1/ITS4.
  • Phương pháp định lượng dinh dưỡng và dược tính (triterpenoid, polysaccharide, đường khử, đường tự do); quy trình đo đạc 18 chỉ số huyết học - sinh hóa và giải phẫu bệnh học gan, thận trong thử nghiệm độc tính bán trường diễn của nấm thượng hoàng; quy trình thử nghiệm in vitro trên tế bào K562 và HCT116.
  • Phương pháp bố trí thí nghiệm khảo sát tốc độ lan tơ và năng suất tạo quả thể của hai loài nấm trên các công thức cơ chất khác nhau.
Tên mẫu nấm tuyển chọn Khối lượng mẫu tươi ban đầu (g) Khối lượng mẫu khô sau sấy 60°C (g) Khối lượng cao nước thu được (g) Khối lượng cao cồn thu được (g)
Nấm linh chi tầng 750 320 27,2 (từ 160g nấm) 11,7 (từ 160g nấm)
Nấm thượng hoàng 500 340 28,9 (từ 170g nấm) 12,4 (từ 170g nấm)
Nấm vân chi 750 310 27,3 (từ 155g nấm) 11,5 (từ 155g nấm)
Nấm dai 750 260 27,5 (từ 130g nấm) 11,4 (từ 130g nấm)
Nấm mộc bá huê 750 270 28,2 (từ 135g nấm) 11,9 (từ 135g nấm)

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 trình bày các phát hiện thực nghiệm tương ứng với từng nội dung nghiên cứu:

  • Sưu tập và sàng lọc mẫu: Luận án thu thập được 28 mẫu nấm hoang dại ngoài tự nhiên, phân loại sơ bộ thành 5 mẫu nấm ăn, 7 mẫu nấm dược liệu, 5 mẫu nấm độc và 11 mẫu chưa xác định. Dựa trên kết quả phỏng vấn 11 hộ dân và đối chiếu hình thái, 5 loài nấm được người dân địa phương sử dụng đã được lựa chọn để nghiên cứu gồm: nấm linh chi tầng, nấm thượng hoàng, nấm vân chi, nấm dai và nấm mộc bá huê.
  • Độc tính cấp: Thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trắng với cả cao nước và cao cồn của 5 loại nấm đều không ghi nhận trường hợp chuột chết ở liều thử nghiệm tối đa (Dmax), không xuất hiện triệu chứng bất thường sau 72 giờ và 14 ngày theo dõi. Cả 5 loài đều được xác định an toàn về độc tính cấp.
  • Phân lập và định danh phân tử: Quá trình phân lập trên môi trường PDA thành công với 4 loài: linh chi tầng, nấm thượng hoàng, nấm vân chi và nấm dai; riêng nấm mộc bá huê không phân lập được hệ sợi thuần khiết. Kết quả giải trình tự vùng ITS và phân tích BLAST đối chiếu trên ngân hàng gen NCBI kết hợp hình thái học đã định danh chính xác: linh chi tầng là Ganoderma applanatum, nấm thượng hoàng thuộc chi Phellinus sp., nấm vân chi thuộc chi Trametes sp., và nấm dai là Lentinus squarrosolus.
  • Phân tích dinh dưỡng và dược tính: Nấm dai (Lentinus squarrosolus) và nấm thượng hoàng (Phellinus sp.) thể hiện hàm lượng dinh dưỡng và hoạt chất vượt trội. Phân tích dược tính ở nấm linh chi tầng và nấm thượng hoàng cho thấy hàm lượng triterpenoid toàn phần, polysaccharide, đường tự do và đường khử ở nấm thượng hoàng đạt mức cao, phù hợp định hướng nghiên cứu nấm dược liệu.
  • Độc tính bán trường diễn của nấm thượng hoàng: Sau 1 tháng chuột uống cao chiết nấm thượng hoàng, không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê về trọng lượng cơ thể so với lô đối chứng. Toàn bộ 12 chỉ số huyết học (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu, hemoglobin...) và 6 chỉ số hóa sinh máu (GOT, GPT, protein toàn phần, triglyceride, creatinin, urea) duy trì ở mức bình thường. Giải phẫu vi thể gan và thận chuột sau 1 tháng không ghi nhận biến đổi bệnh lý.
  • Tác dụng kháng tế bào ung thư của nấm thượng hoàng: Thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào ung thư máu K562 và ung thư đại trực tràng HCT116 chứng minh cao chiết nấm thượng hoàng kích hoạt quá trình apoptosis, làm suy giảm mật độ tế bào ung thư theo mức tăng nồng độ mẫu thử.
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ nuôi trồng:
    • Nấm dai (Lentinus squarrosolus): Môi trường nhân giống cấp 1 tối ưu là PDA bổ sung nước dừa (PDD), thời gian lan kín đĩa thạch là 6 ngày. Môi trường nhân giống cấp 2 tối ưu là hạt lúa nguyên hạt bổ sung 5% cám gạo, hệ sợi ăn kín bình sau 12 ngày. Cơ chất nuôi trồng quả thể tối ưu là 90% mạt cưa cao su + 5% cám gạo + 5% bột bắp (B5C5), hệ sợi ăn kín bịch phôi sau 70 ngày và cho thu hoạch quả thể sau 28 ngày chăm sóc.
    • Nấm thượng hoàng (Phellinus sp.): Môi trường nhân giống cấp 1 tối ưu là môi trường thạch PDA, thời gian lan tơ kín đĩa là 6 ngày. Môi trường nhân giống cấp 2 tối ưu là hạt lúa nguyên hạt bổ sung 5% cám gạo, hệ sợi ăn kín bình sau 12 ngày. Cơ chất nuôi trồng quả thể đạt năng suất cao nhất là 90% mạt cưa cao su + 5% cám gạo + 5% bột bắp (B5C5), thời gian lan tơ kín bịch phôi là 50 ngày và hình thành quả thể cho thu hoạch sau 70 ngày.
Thông số quy trình nuôi trồng Nấm dai (Lentinus squarrosolus) Nấm thượng hoàng (Phellinus sp.)
Môi trường nhân giống cấp 1 Thạch PDA bổ sung nước dừa (PDD) Thạch PDA tiêu chuẩn
Thời gian lan tơ cấp 1 6 ngày 6 ngày
Môi trường nhân giống cấp 2 Hạt lúa nguyên hạt + 5% cám gạo Hạt lúa nguyên hạt + 5% cám gạo
Thời gian lan tơ cấp 2 12 ngày 12 ngày
Cơ chất nuôi trồng quả thể 90% mạt cưa cao su + 5% cám + 5% bột bắp 90% mạt cưa cao su + 5% cám + 5% bột bắp
Thời gian lan kín bịch phôi 70 ngày 50 ngày
Thời gian chăm sóc ra quả thể 28 ngày 70 ngày

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối tóm tắt toàn bộ các kết luận nghiên cứu khẳng định việc sưu tầm 28 mẫu nấm hoang dại, tuyển chọn và định danh thành công 4 loài, chứng minh tính an toàn sinh học của 5 loài qua độc tính cấp và nấm thượng hoàng qua độc tính bán trường diễn, kiểm chứng hoạt tính kháng ung thư của nấm thượng hoàng trên dòng tế bào K562 và HCT116, cũng như xây dựng hoàn chỉnh thông số kỹ thuật nuôi trồng cho nấm dai và nấm thượng hoàng. Tác giả nêu các kiến nghị tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh hóa và triển khai sản xuất thử nghiệm ở quy mô rộng hơn.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn như sau:

  • Về ý nghĩa khoa học: Luận án là công trình nghiên cứu hệ thống đầu tiên về nguồn tài nguyên nấm hoang dại tại vùng núi Thất Sơn (An Giang), kết hợp phương pháp khảo sát hình thái học truyền thống với sinh học phân tử qua giải trình tự đoạn gen ITS để định danh 4 loài nấm hoang dại có giá trị (Ganoderma applanatum, Trametes sp., Phellinus sp., Lentinus squarrosolus). Luận án cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm về việc xác định tính an toàn sinh học qua thử nghiệm độc tính bán trường diễn trên chuột của nấm thượng hoàng (Phellinus sp.) hoang dại bản địa. Đồng thời, nghiên cứu chứng minh thực nghiệm khả năng kích hoạt apoptosis làm suy giảm tế bào ung thư của cao chiết nấm thượng hoàng đối với dòng tế bào ung thư máu K562 và ung thư đại trực tràng HCT116.
  • Về ý nghĩa thực tiễn: Luận án đã thuần hóa thành công nấm dai (Lentinus squarrosolus) từ nguồn giống hoang dại ngoài tự nhiên thành giống nấm ăn nuôi trồng nhân tạo, mở ra triển vọng xây dựng nguồn giống nấm ăn thuần chủng của Việt Nam. Luận án thiết lập hoàn chỉnh quy trình công nghệ nuôi trồng nhân tạo khép kín từ nhân giống cấp 1, cấp 2 đến cơ chất nuôi trồng quả thể cho cả nấm dai và nấm thượng hoàng, tận dụng hiệu quả các nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp dồi dào tại địa phương (mạt cưa cao su, hạt lúa, cám gạo, bột bắp, nước dừa), hỗ trợ đa dạng hóa cơ cấu cây trồng và phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất của tác giả: Tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy mô nuôi trồng bán công nghiệp và trang trại đối với hai quy trình công nghệ đã hoàn thiện; tiếp tục khảo sát sâu hơn về thành phần hóa học chi tiết của các hợp chất tinh khiết trong nấm thượng hoàng; tiến hành các thử nghiệm dược lý in vivo trên động vật mang khối u để làm sáng tỏ cơ chế tác động chống ung thư đại trực tràng trước khi ứng dụng vào hỗ trợ điều trị lâm sàng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được ghi nhận từ phạm vi và văn bản luận án gồm:

  • Trong số 5 loài nấm được lựa chọn ban đầu sau khảo sát điền dã, loài nấm mộc bá huê không phân lập được hệ sợi nấm thuần khiết trên môi trường thạch PDA, dẫn đến việc không thể tiếp tục các nội dung nghiên cứu sinh học phân tử và nuôi trồng tiếp theo đối với loài này.
  • Về mặt định danh phân tử, kết quả giải trình tự vùng gen ITS đối với mẫu nấm thượng hoàng và nấm vân chi mới chỉ xác định chính xác đến cấp chi (Phellinus sp. và Trametes sp.) mà chưa định danh được danh pháp đến cấp loài cụ thể.
  • Khảo sát hoạt tính kháng ung thư của nấm thượng hoàng mới được thực hiện ở quy mô in vitro trên hai dòng tế bào ung thư (K562 và HCT116), chưa thực hiện các thử nghiệm in vivo trên động vật mô hình mang khối u để đánh giá toàn diện dược động học và phản ứng miễn dịch sống.
  • Các quy trình nuôi trồng nấm dai và nấm thượng hoàng mới dừng lại ở quy mô thử nghiệm phòng thí nghiệm và bịch phôi, chưa đánh giá đầy đủ sự biến thiên của các yếu tố ngoại cảnh, dịch hại và tính ổn định năng suất qua nhiều vụ sản xuất quy mô công nghiệp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm: cải tiến môi trường và kỹ thuật phân lập mô để thuần hóa nấm mộc bá huê; giải trình tự thêm các vùng gen khác (như 28S rRNA hoặc RPB2) để định danh chính xác đến loài cho nấm thượng hoàng và nấm vân chi; triển khai thử nghiệm in vivo đánh giá hoạt tính kháng u trên động vật; và thử nghiệm quy trình nuôi trồng ở quy mô trang trại lớn nhằm hoàn thiện định mức kinh tế kỹ thuật.

Giá trị tham khảo

Nội dung luận án có giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng sau:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Sinh học thực nghiệm, Nông học, Bảo vệ thực vật: Tham khảo phương pháp tiếp cận tích hợp giữa điều tra điền dã dân tộc học, quan sát vi học hiển vi và kỹ thuật PCR giải trình tự gen vùng ITS để định danh nấm lớn; phương pháp thiết kế quy trình đánh giá độc tính học thực nghiệm (độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và biến đổi tế bào vi thể).
  • Cán bộ kỹ thuật tại các trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ, các cơ sở sản xuất giống và trang trại nấm: Tham khảo trực tiếp công thức phối trộn cơ chất nhân giống cấp 1, cấp 2 và công thức bịch phôi nuôi trồng quả thể (tỷ lệ 90% mạt cưa cao su, 5% cám gạo, 5% bột bắp) cho nấm dai và nấm thượng hoàng, cùng các chỉ số thời gian lan sợi và chu kỳ thu hoạch.
  • Các nhà nghiên cứu dược liệu học và phát triển sản phẩm chức năng: Tham khảo quy trình chiết xuất, số liệu định lượng hàm lượng triterpenoid toàn phần, polysaccharide, đường tự do, đường khử và các dẫn liệu thực nghiệm về khả năng ức chế tế bào ung thư máu K562 và tế bào ung thư đại trực tràng HCT116 của nấm thượng hoàng.

Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản là mục 3.2 (các quy trình thực nghiệm chi tiết), mục 4.3 (các bảng số liệu sinh hóa, huyết học và mô bệnh học gan thận của chuột thử nghiệm) và mục 4.4 (thông số kỹ thuật và sơ đồ quy trình công nghệ nuôi trồng nấm dai và nấm thượng hoàng).

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án đã thu thập được bao nhiêu mẫu nấm hoang dại tại vùng Thất Sơn và phân loại thành những nhóm nào? Tác giả đã thu thập được 28 mẫu nấm hoang dại ngoài tự nhiên tại 7 ngọn núi thuộc vùng Thất Sơn An Giang. Dựa trên hình thái và điều tra địa phương, các mẫu được chia thành 4 nhóm gồm: 5 mẫu nấm ăn, 7 mẫu nấm dược liệu, 5 mẫu nấm độc và 11 mẫu nấm chưa xác định.

  2. Kết quả đánh giá độc tính cấp của 5 loài nấm được chọn lọc từ kinh nghiệm người dân địa phương như thế nào? Thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trắng đực bằng cả cao chiết nước và cao chiết cồn của 5 loài nấm (linh chi tầng, thượng hoàng, vân chi, nấm dai và mộc bá huê) cho thấy không có con chuột nào bị chết ở liều thử nghiệm cao nhất (Dmax). Chuột duy trì trạng thái bình thường sau 72 giờ và qua 14 ngày theo dõi, khẳng định cả 5 mẫu nấm đều không chứa độc tính cấp.

  3. Kỹ thuật sinh học phân tử nào được tác giả sử dụng để định danh các mẫu nấm thuần khiết? Tác giả sử dụng kỹ thuật PCR khuếch đại vùng gen ITS (Internal Transcribed Spacer) của DNA ribosome bằng cặp mồi đặc hiệu ITS1 (5'–TCCGTAGGTGAACCTGCGG–3') và ITS4 (5'–TCCTCCGCTTATTGATATGC–3'). Chu trình luân nhiệt gồm 94°C trong 5 phút; 35 chu kỳ (94°C trong 30 giây, 56°C trong 35 giây, 72°C trong 2 phút); và 72°C trong 10 phút. Sản phẩm sau đó được giải trình tự tại Macrogen (Hàn Quốc) và so sánh BLAST trên ngân hàng gen NCBI kết hợp với quan sát bào tử hiển vi.

  4. Công thức cơ chất và thời gian nuôi trồng tối ưu cho nấm dai (Lentinus squarrosolus) và nấm thượng hoàng (Phellinus sp.) được xác định như thế nào? Đối với nấm dai, môi trường cấp 1 là PDA bổ sung nước dừa (lan sợi 6 ngày); cấp 2 là hạt lúa bổ sung 5% cám gạo (lan sợi 12 ngày); cơ chất nuôi trồng quả thể là 90% mạt cưa cao su + 5% cám gạo + 5% bột bắp, hệ sợi ăn kín bịch sau 70 ngày và ra quả thể sau 28 ngày chăm sóc. Đối với nấm thượng hoàng, môi trường cấp 1 là PDA tiêu chuẩn (lan sợi 6 ngày); cấp 2 là hạt lúa bổ sung 5% cám gạo (lan sợi 12 ngày); cơ chất quả thể gồm 90% mạt cưa cao su + 5% cám gạo + 5% bột bắp, hệ sợi ăn kín bịch sau 50 ngày và cho thu hoạch quả thể sau 70 ngày chăm sóc.

  5. Cao chiết nấm thượng hoàng (Phellinus sp.) thể hiện tác dụng gì trên các dòng tế bào ung thư thử nghiệm? Khi thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào ung thư máu K562 và ung thư đại trực tràng HCT116, cao chiết nấm thượng hoàng đã kích hoạt quá trình apoptosis (chết theo chương trình của tế bào) và làm giảm tỷ lệ sống sót của các tế bào ung thư này tương ứng theo mức tăng nồng độ của dịch chiết.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Hồ Thị Thu Ba đã khảo sát nguồn tài nguyên nấm hoang dại tại vùng rừng núi Thất Sơn (An Giang), thu thập 28 mẫu và định danh được 4 loài nấm có giá trị gồm Ganoderma applanatum, Trametes sp., Phellinus sp. và Lentinus squarrosolus. Các thử nghiệm dược lý đã chứng minh tính an toàn sinh học của các mẫu nấm qua thử nghiệm độc tính cấp, xác nhận nấm thượng hoàng không gây độc tính bán trường diễn trên chuột, đồng thời ghi nhận khả năng kích hoạt apoptosis ức chế tế bào ung thư K562 và HCT116. Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình công nghệ nuôi trồng nhân tạo hoàn chỉnh từ khâu nhân giống đến tạo quả thể cho nấm dai và nấm thượng hoàng trên cơ chất phụ phẩm nông nghiệp tại địa phương.