Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và thành phần hóa học tinh dầu của chi gừng (zingiber boehm ) và chi ngải tiên (hedychium koen ) thuộc họ gừng (zingiberaceae lindl

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - TRỊNH THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU CỦA CHI GỪNG (Zingiber Boehm.) VÀ CHI NGẢI TIÊN (Hedychium Koen.) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE Lindl.) Ở BẮC TRUNG BỘ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - TRỊNH THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU CỦA CHI GỪNG (Zingiber Boehm.) VÀ CHI NGẢI TIÊN (Hedychium Koen.) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE Lindl.) Ở BẮC TRUNG BỘ Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9.42.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đỗ Ngọc Đài TS Nguyễn Thị Thanh Hương Hà Nội – 2021 LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tơi xin bày tỏ kính trọng, lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế Nghệ An TS Nguyễn Thị Thanh Hương - Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, tận tình hướng dẫn, định hướng giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Thị Hương - Trường Đại học Vinh; TS Lý Ngọc Sâm, Viện Sinh học Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; PGS TS Ngơ Xn Lương, PGS TS Đậu Bá Thìn, TS Lê Đình Chắc Trường Đại học Hồng Đức, giúp đỡ tơi q trình thực Luận án Tơi bày tỏ lòng biết ơn TS Isiaka A Ogunwande, trường Đại học Lagos State, Nigeria giúp đỡ việc đánh giá số liệu tinh dầu; TS Nguyễn Huy Hùng, trường Đại học Duy Tân thử hoạt tính sinh học số mẫu tinh dầu; Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (Nafosted) tài trợ phần kinh phí cho Luận án (mã số: 106.03.2017.328) Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc, Phòng Đào tạo - Học viện Khoa học Công nghệ; Ban Lãnh đạo, Ban phụ trách Đào tạo, cán Phòng Thực vật, Phòng Tài nguyên Thực vật - Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học Tự nhiên, cán Bộ môn Sinh học - Trường Đại học Hồng Đức; BQL VQG: Bến En, Pù Mát, Vũ Quang, Phong Nha - Kẻ Bàng, Bạch Mã khu BTTN: Xuân Liên, Pù Luông, Pù Huống, Pù Hoạt, Kẻ Gỗ giúp đỡ tơi hồn thành luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, đặc biệt người thân gia đình ln động viên tinh thần, nguồn động lực to lớn giúp tơi vượt qua khó khăn suốt thời gian qua Hà Nội, ngày … tháng …năm 2021 Tác giả Trịnh Thị Hương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Nghiên cứu sinh Trịnh Thị Hương MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Bố cục luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nghiên cứu họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam 1.2 Nghiên cứu thành phần loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.2.1 Chi Gừng (Zingiber Boehm.) 1.2.2 Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.3 Giá trị sử dụng chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.3.1 Chi Gừng (Zingiber Boehm.) 1.3.2 Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 1.4 Tìm hiểu tinh dầu 11 1.4.1 Khái niệm chung tinh dầu 11 1.4.2 Khái niệm tính chất tinh dầu 11 1.4.3 Thành phần hóa học tinh dầu 11 1.5 Nghiên cứu tinh dầu chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 12 1.5.1 Nghiên cứu tinh dầu chi Gừng (Zingiber Boehm.) 12 1.5.2 Nghiên cứu tinh dầu chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 16 1.6 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội Bắc Trung Bộ 19 1.6.1 Vị trí địa lý 19 1.6.2 Địa hình, địa mạo 19 1.6.3 Đặc điểm khí hậu, sơng ngịi 21 1.6.4 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế-xã hội 22 1.6.5 Đặc điểm Hệ Thực vật 22 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 24 2.3 Nội dung nghiên cứu 24 2.4 Phương pháp nghiên cứu 25 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu sinh học 25 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu 28 2.4.3 Phương pháp thử hoạt tính sinh học 29 2.4.4 Phương pháp xử lí số liệu 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Một số đặc điểm sinh học loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 32 3.1.1 Đặc điểm hình thái chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 32 3.1.2 Đặc điểm sinh thái, phân bố chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 42 3.1.3 Đa dạng chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 43 3.1.4 Các loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ ghi nhận thêm vùng phân bố 46 3.1.5 Giá trị sử dụng loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 48 3.1.6 Đặc điểm số loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 50 3.2 Thành phần hóa học tinh dầu số loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 87 3.2.1 Chi Gừng (Zingiber Boehm.) 87 3.2.2 Chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) 125 3.3 Hoạt tính sinh học số loài chi Gừng (Zingiber Boehm.) chi Ngải tiên (Hedychium Koen.) Bắc Trung Bộ 130 3.3.1 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 130 3.3.2 Hoạt tính kháng ấu trùng muỗi 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 139 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Danh lục loài thuộc chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ 44 Bảng 3.2 So sánh số loài chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ so với Khu vực khác Việt Nam 45 Bảng 3.3 Các loài chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) ghi nhận thêm vùng phân bố cho khu Hệ Thực vật Bắc Trung Bộ 47 Bảng 3.4 Giá trị sử dụng loài chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ 48 Bảng 3.5 So sánh đặc điểm hình thái lồi Zingiber vuquangense (Gừng vũ quang) Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) 75 Bảng 3.6 Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber castaneum Škorničk & Q.B.Nguyễn - Gừng trung 88 Bảng 3.7 Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber collinsii Mood &Theilade Gừng collin 92 Bảng 3.8 Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber cornubracteatum Triboun & K Larsen - Gừng bắc cựa 95 Bảng 3.9 Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber mekongense Gagnep - Gừng mê kông 98 Bảng 3.10 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber montanum (J.Koenig) Link ex A.Dietr - Gừng núi 101 Bảng 3.11 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber nitens M F Newman - Gừng sáng bóng .103 Bảng 3.12 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber nudicarpum D Fang - Gừng trần VQG Bạch Mã .105 Bảng 3.13 Thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber nudicarpum D Fang - Gừng trần Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên - Huế 107 Bảng 3.14 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber ottensii Valeton – Gừng ottensi 112 Bảng 3.15 Thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber vuquangense N.S.Lý, T.H.Lê, T.H.Trinh, V.H.Nguyễn & N.Đ.Đỗ - Gừng vũ quang 115 Bảng 3.16 Thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber zerumbet (L.) Smith Gừng gió 118 Bảng 3.17 Thành phần zerumbone lồi Zingiber zerumbet (Gừng gió) cơng trình nghiên cứu nước giới 119 Bảng 3.18 Các thành phần chủ yếu tinh dầu số loài thuộc chi Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ 120 Bảng 3.19 Một số thành phần tinh dầu số loài thuộc chi Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ 122 Bảng 3.20 Thành phần hóa học tinh dầu loài Hedychium stenopetalum Lodd - Ngải tiên cánh hoa đẹp .126 Bảng 3.21 Thành phần hóa học tinh dầu loài Hedychium villosum Wall - Ngải tiên lông 127 Bảng 3.22 Các thành phần chủ yếu tinh dầu số loài thuộc chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ 129 Bảng 3.23 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định tinh dầu số loài chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) 131 Bảng 3.24 Nồng độ gây chết số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ ấu trùng số loài muỗi 133 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ VQG, Khu BTTN, Khu Bảo tồn loài, Khu Bảo tồn Cảnh quan Bắc Trung Bộ 23 Hình 3.1 Số lồi chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ so với khu vực khác Việt Nam 46 Hình 3.2 Giá trị sử dụng lồi chi Gừng (Zingiber) chi Ngải tiên (Hedychium) Bắc Trung Bộ 49 Hình 3.3 Nồng độ gây chết tối thiểu số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ ấu trùng muỗi Ae aegypti 135 Hình 3.4 Nồng độ gây chết tối thiểu số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ ấu trùng muỗi Ae albopictus 135 Hình 3.5 Nồng độ gây chết tối thiểu số mẫu tinh dầu Gừng (Zingiber) Bắc Trung Bộ ấu trùng muỗi Cx quinquefasciatus 136 PHỤ LỤC SẮC KÝ ĐỒ CỦA CÁC LỒI ĐÃ ĐƯỢC PHÂN TÍCH TINH DẦU Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - TTH 473 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân giả loài Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - TTH 473 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - TTH 473 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - LTH 741 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân giả loài Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - LTH 741 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber castaneum (Gừng trung bộ) - LTH 741 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber collinsii (Gừng collin) - THH 748 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber collinsii (Gừng collin) - THH 748 Hình Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) - HHD 830 Hình 10 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) - HHD 830 Hình 11 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) - HH 832 Hình 12 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân giả loài Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) - HH 832 Hình 13 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber cornubracteatum (Gừng bắc cựa) - HH 832 Hình 14 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber mekongense (Gừng mê kơng) - TTH 730 Hình 15 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân giả loài Zingiber mekongense (Gừng mê kơng) - TTH 730 Hình 16 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber mekongense (Gừng mê kơng) - TTH 730 Hình 17 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber mekongense (Gừng mê kơng) - TTH 730 Hình 18 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu loài Zingiber montanum (Gừng núi) - HH 734 Hình 19 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber montanum (Gừng núi) - HH 734 Hình 20 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber nitens (Gừng sáng bóng) - LTH 750 Hình 21 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber nitens (Gừng sáng bóng) - LTH 750 Hình 22 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber nudicarpum (Gừng trần) - DHH 760 Hình 23 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân giả loài Zingiber nudicarpum (Gừng trần) - DHH 760 Hình 24 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Zingiber nudicarpum (Gừng trần) - DHH 760 Hình 25 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Zingiber ottensii (Gừng ottensi) - HH 772 Hình 26 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Zingiber ottensii (Gừng ottensi) - HH 772 Hình 27 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu loài Hedychium stenopetalum (Ngải tiên cánh hoa đẹp) - HH 793 Hình 28 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ loài Hedychium stenopetalum (Ngải tiên cánh hoa đẹp) - HH 793 Hình 29 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu lồi Hedychium villosum (Ngải tiên lơng) - HH 736 Hình 30 Sắc ký đồ thành phần hóa học tinh dầu thân rễ lồi Hedychium villosum (Ngải tiên lơng) - HH 736