Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Cơ sở tổng quan nghiên cứu Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả nghiên cứu Chương 5: Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 5 CHƯƠNG II. CƠ SỞ TỔNG QUAN 6 1. TỔNG QUAN VỀ CHI NẤM CORDYCEPS FR. Sơ lược về chi nấm Cordyceps Fr.
là loại nấm ký sinh trên công trùng thuộc phân ngành Ascomycota, họ Clavicipitaceae, bộ Hypocreales, lớp Pyrenomycetes (Sung et al. Chúng thường ký sinh ở các loài động vật chân đốt, nhất là các bộ Coleoptera và Lepidoptera, và đã có khoảng 200 loài Cordyceps ký sinh được ghi nhận trên các bộ này (Mongkolsamrit et al., 2020; Shrestha et al., 2016; Wang et al. thực hiện quá trình sinh sản thông qua bào tử hữu tính (ascospores) hoặc bào tử vô tính (conidia), hoặc cả hai (Mora et al. Theo phân loại truyền thống, hầu hết các loài trong nhóm này thuộc chi Cordyceps.
Vào năm 2007, Sung và cộng sự đã sử dụng dữ liệu phân tích di truyền nhằm phân loại lại các loại nấm này. Sung và cộng sự tái cấu trúc lại 162 đơn vị phân loài, bao gồm họ Clavicipitaceae với các chi Metacordyceps; họ Cordycipitaceae với chi Cordyceps sensu stricto (Cordyceps s.s); và họ Ophiocordycipitaceae bao gồm chi Ophiocordyceps và Elaphocordyceps (Sung et al. Vì vậy, khái niệm ‘Cordyceps’ đã được mở rộng từ chi trước đây là Cordyceps Fr. Hiện nay, đã có hơn 400 loài nấm Cordyceps được nghiên cứu và định danh, với khoảng 120 loài được tìm thấy ở Trung Quốc.
Những loài này thường được phân loại dựa vào những nghiên cứu phân loại truyền thống, phương pháp giải phẫu hình thái như như Kobayashi (1982) và Main (1958), và chúng thuộc họ Clavicipitaceae (Kobayasi, 1982; Mains, 1958). Các nghiên cứu trước đã phân tích và công bố rằng Cordyceps chứa nhiều hợp chất sinh học có giá trị cao, chẳng hạn adenosine, cordycepin, acid cordycepic, ergosterol, và 6 polysaccharides. Các hợp chất này có nhiều tác dụng dược lý rất quan trọng và được ứng dụng trong các liệu pháp miễn dịch, ung thư, chống oxy hóa, chống viêm và kháng khuẩn. Ngoài ra, Cordyceps còn có khả năng giúp phục hồi tổn thương gan (Das et al.
Tiềm năng ứng dụng Ứng dụng trong nông nghiệp Một số loại nấm này được dùng để kiểm soát sinh vật gây hại như sâu bệnh ở Việt Nam, ví dụ như việc sử dụng nấm Metarhizium anisopliae để kiểm soát và phòng ngừa bọ cánh cứng Diocalandra frumenti Fabricius gây hại cho cây dừa (Ửng & Nương, 2019), đồng thời phòng trừ rầy nâu và rầy lưng trắng (Pham et al. Sử dụng đặc tính gây bệnh của ba loài nấm ký sinh bao gồm Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana và Paecilomyces sp. đã góp phần loại bỏ côn trùng gây hại cho cây khoai lang (Kim Sơn & Văn Vàng và Trần 7 Văn Hai, 2016). Những công trình nghiên cứu về nấm ký sinh trên rệp sáp và rầy đã xác định khả năng của chúng trong việc giảm thiểu thiệt hại do sâu bệnh gây ra.
Trong nghiên cứu này, có tổng cộng 07 loài được định danh thông qua cách giải trình tự gene. Những loài này bao gồm Beauveria bassiana, Cordyceps cicadae, Cordyceps takaomontana, Metarhizium cylindrosporae, Cordyceps bassiana, Paecilomyces lilacinus, Paecilomyces hepiali (Thị Lan Hoa et al. Ứng dụng trong lĩnh vực y học Nhiều loài nấm thuộc chi Cordyceps có chứa nhiều hợp chất khác nhau có thể hỗ trợ kiểm soát khối u phát triển, tăng cường hệ thống miễn dịch và cải thiện phản ứng miễn dịch. Điều này đem lại nhiều lợi ích quan trọng cho bệnh nhân ung thư (Das et al.
Cordycepin (3-deoxyadenosine) là một hợp chất chính đã được nghiên cứu chủ yếu vì tiềm năng trong việc ngăn chặn sự phát triển của ung thư, kiểm soát đường huyết, cân bằng lipid máu cũng như có tác dụng chống viêm, cân bằng hệ thống miễn dịch, chống oxy hóa, ngăn ngừa quá trình lão hóa, kháng virus, hỗ trợ sức khỏe gan, giảm căng thẳng và hỗ trợ tim mạch. Ngoài ra, Cordycepin còn được sử dụng trong ngành mỹ phẩm làm đẹp (Ashraf et al. Một số nghiên cứu cụ thể đã được công bố chỉ ra rằng Cordyceps militaris có khả năng chống ung thư (Jo et al. militaris cũng đã được nghiên cứu và đã thể hiện tác dụng ức chế phản ứng viêm trong tổn thương mô, viêm đại tràng và dị ứng (Phull et al.
Nhiều nghiên cứu gần đây đã dự báo khả năng của Cordycepin trong việc ức chế các protein liên quan đến SARS-CoV-2 dựa trên các phương pháp tính toán (Rabie, 2022). Tại Việt Nam, chiết xuất nấm Cordyceps militaris đã được áp dụng để tăng quá trình tạo tế bào da, tái tạo cấu trúc da bị tổn thương và đã thí nghiệm trên chuột (Thi Nguyen et al. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH DANH LOÀI 2. Định danh dựa vào hình thái Việc phân loại dựa trên các thông tin về hình thái là một phương pháp truyền thống, là tiêu chuẩn vàng và hữu ích để xác định và phân loại các loài nấm ký sinh côn trùng.
Bên cạnh đó, phương pháp định danh này vẫn còn có một số hạn chế: các loài có đặc điểm hình thái giống nhau hoặc có sự thay đổi trong chu kỳ phát triển dễ dẫn đến sự nhầm lẫn trong định danh. Hệ thống phân loại của Kobayashi vào năm 1982 đã đóng góp quan trọng đối với việc sắp xếp các nhóm Cordyceps và Torrubiella bao gồm: 282 loài Cordyceps, 59 loài Torrubiella và 75 loài thuộc các chi có mối quan hệ gần. Những đặc điểm này, bao gồm hình dạng của bào tử, độ dày của đầu bào tử và cách các bào tử dạng sợi phân tách, là các 8 dữ liệu cần thiết để xác định và phân loại chúng (Kobayasi, 1982). Một số ví dụ: Đặc điểm nhận dạng hình thái đặc trưng của Cordyceps sensu stricto (Cordyceps s.) bao gồm thân mềm, thường có màu vàng nhạt hoặc nhạt màu (ví dụ Cordyceps militaris).
Chúng phát triển bằng cách ký sinh vào ấu trùng hoặc nhộng của các bộ Lepidoptera và Coleoptera, chúngg thường ở trong các lớp lá mục, rêu và lớp đất trên bề mặt. Chi Elaphocordyceps thường phát triển trên nhộng ve sầu. Trong khi đó, chi Metacordyceps xuất hiện với quả thể nấm có sự biến đổi màu sắc đa dạng, từ trắng (như Metarcordyceps youngmunensis) đến các tông màu như màu hoa cà, tím hoặc xanh lục. Khi khô, các mẫu nấm Metacordyceps thường có màu sắc đậm hơn hoặc chuyển thành màu đen.
Chất nền của những loài thuộc chi Metacordyceps thường hiển thị cấu trúc sợi và thường mỏng hơn so với những loài thuộc chi Cordyceps sensu stricto. Ký chủ của Metacordyceps có tập tính sống ở sâu trong đất. Chi Ophiocordyceps thường có sắc tố màu sẫm và thường tấn công ấu trùng, các loài nấm thuộc chi này được tìm thấy trong đất, ví dụ như Ophiocordyceps sinensis, hoặc trên gỗ mục nát như Ophiocordyceps variabilis. Quả thể của chúng có nhiều hình dạng như dạng sợi, dẻo hoặc hình chùy và thường có cấu trúc dạng sợi (Sung et al, 2007).
Phương pháp định danh bằng hình thái phụ thuộc nhiều vào sự chuyên môn của người thực hiện. Các hạn chế này liên quan đến quá trình thu thập mẫu, trình trạng bảo quản mẫu và những trường hợp vật chủ đã bị phân hủy và không thể xác định được. Ngoài ra, đối với nhiều loài nấm, việc duy trì sự phát triển chúng trong môi trường phòng thí nghiệm không thể thực hiện được, điều này làm cho việc xác định chúng trở nên khó khăn. Vì vậy, đã xuất hiện nhiều phương pháp định danh và phân loại khác nhau để bổ sung cho phương pháp nhận dạng dựa trên hình thái.
Định danh dựa vào phân tích phân tử Những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực sinh học phân tử, tin sinh học đã mở ra những thay đổi đáng kể trong công tác định danh loài, cụ thể là ứng dụng tin học trong sinh học trong việc định danh và phân loại các loài thuộc chi nấm ký sinh côn trùng. Các phương pháp phân tử đã hỗ trợ rất nhiều trong việc xác định loài và phân loại, đặc biệt là khi phân tích hình thái có thể dẫn đến nhầm lẫn giữa các dạng vô tính và hữu tính của sinh vật. Một trong những nghiên cứu điển hình được công bố năm 2007 bởi Sung và cộng sự về việc tiến hành phân loại toàn diện các nhóm nấm, đặc biệt là các loài thuộc họ Clavicipitaceae (Sung et al. Tác giả đã tổng hợp dữ liệu từ 5 đến 7 gene khác nhau (nrSSU, nrLSU, Tef1, Rpb1, Rpb2, Tub và Atp6) và kết hợp chúng.
Nghiên cứu trên tạo ra một nền tảng dữ liệu 9 vững chắc cho việc phân chia các loài nấm thành ba họ cụ thể: họ Cordycipitaceae với chi Cordyceps; họ Ophiocordycipitaceae gồm 02 chi Ophiocordyceps và Elaphocordyceps, họ Clavicipitaceae với các chi Metacordyceps, Hypocrella, Regiocrella và Torrubiella (Sung et al. Nghiên cứu này được xem như atlas cho việc ứng dụng tin học trong sinh học phân tử hỗ trợ định danh nấm ký sinh côn trùng. Những tiến bộ tiến bộ trong lĩnh vực phân loại học và phân tích phân tử đã cung cấp nhiều bằng chứng quan trọng trong nghiên cứu về định danh các loài nấm. Vào năm 2017, nghiên cứu của Wen và cộng có sự kết hợp giữa các đặc điểm hình thái và dữ liệu phân tử từ nhiều gene khác nhau, bao gồm ITS, 18S, tef1 và Rpb1 của mẫu nấm Cordyceps gunnii từ Trung Quốc và Tasmania, Úc.
Kết quả cho thấy mẫu Cordyceps gunnii ở Trung Quốc thực tế là một loài mới được đặt tên là Metacordyceps neogunnii. Điều này đã làm sáng tỏ sự hiểu lầm kéo dài hơn 30 năm liên quan đến việc xác định loài này ở Trung Quốc, khi nó bị nhầm lẫn với 'Cordyceps gunnii'. Ở Tasmania, mẫu Cordyceps gunnii được xác định là thuộc họ Ophiocordycipitaceae dựa trên việc phân tích đa gene và các đặc điểm hình thái (Wen et al. Một nghiên cứu tại Thái Lan đã sử dụng thông tin từ nhiều gene, bao gồm ITS, LSU, Rpb1, Rpb2 và tef1 để tiến hành phân tích phân tử và nhận định sự phân chia giữa các nhóm nấm.
Kết quả này đã giúp phát hiện bốn loài nấm mới thuộc chi Blackwellomyces và năm loài khác thuộc chi Cordyceps. Cụ thể, năm loài mới này là Cordyceps brevistroma, Cordyceps neopruinosa, Cordyceps inthanonensis và Cordyceps parvistroma, ký sinh trên ấu trùng và kén thuộc bộ Lepidopteran (Mongkolsamrit et al. Nghiên cứu của Negi và cộng sự thực hiện vào năm 2012 đã công bố sự xuất hiện của hai loài mới là Cordyceps kurijimeaensis và C. nirtolii, thuộc họ Clavicipitaceae, ngành Ascomycetes.
Những loài nấm này được thu thập từ các khu rừng trong Vùng Munsyari trên dãy Himalaya, thuộc bang Uttarakhand, Ấn Độ. kurijimeaensis có cùng loài vật chủ với Cordyceps (hay còn gọi là Ophiocordyceps) sinensis, chúng phát triển trên ấu trùng của loài Hepialus armoricanus, trong khi C. nirtolii được ghi nhận trên loài Melanotus communis (Negi et al.