Nghiên cứu đa dạng sinh học của họ nấm túi clavicipitaceae, cordycipitaceae, ophiocordycipitaceae tại khu bảo tồn thiên nhiên copia và vườn quốc gia xuân sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI –––––––––––– NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC CỦA HỌ NẤM TÚI CLAVICIPITACEAE, CORDYCIPITACEAE, OPHIOCORDYCIPITACEAE TẠI KHU BẢOTỒN THIÊN NHIÊN COPIAVÀ VƯỜNQUỐC GIA XUÂN SƠN LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI–2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ––––––––– NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC CỦA HỌ NẤM TÚI CLAVICIPITACEAE, CORDYCIPITACEAE, OPHIOCORDYCIPITACEAE TẠI KHU BẢOTỒN THIÊN NHIÊN COPIAVÀ VƯỜNQUỐC GIA XUÂN SƠN Chuyên ngành: Vi sinh vật Mã số: 9.42.01.07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI–2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết công bố luận án trung thực, xác Tơi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn số liệu, nội dung trình bày luận án Hà Nội, ngày 24 tháng 04 năm 2023 Tác giả luận án LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi ln nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS TS.–Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, GS TS –Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc giúp đỡ quý báu thầy Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô môn Công nghệ sinh học–Vi sinh, PGS TS góp ý, hỗ trợ tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn Phịng Sau đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh–Đại học Sư phạm Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trình thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Tây Bắc, Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh–Hóa, TS , giúp đỡ tơi tham gia khóa học hỗ trợ phần nguồn kinh phí thực đề tài, từ nguồn kinh phí đề tài cấp nhà nước mã số KHCN–TB Tôi xin trân trọng cảm ơn Đảng bộ–Chính quyền Nhân dân dân tộc địa phương chọn làm điểm nghiên cứu Ban Quản lý cán kiểm lâm khu bảo tồn thiên nhiên Copia, VQG Đã tận tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu tập thể giáo viên trường THPT Minh Đài, huyện Tân Sơn, tỉnh Phú Thọ quan tâm, động viên giúp đỡ tơi q trình hồn thành luận án Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, vợ, người thân động viên, giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn để hồn thành luận án Hà Nội, ngày 14 tháng năm 2022 Tác giả luận án MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Những đóng góp nghiên cứu Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đa dạng hệ thống phân loại nấm nấm ký sinh côn trùng 1.1.1 Giới thiệu giới nấm nấm ký sinh côn trùng 1.1.2 Vai trị hình thái học, sinh học phân tử hóa học định loại nấm túi, nấm côn trùng 1.2 Tình hình nghiên cứu lồi nấm ký sinh trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae giới 11 1.2.1 Vị trí phân loại số lượng chi, loài họ nấm Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae 11 1.2.2 Đặc điểm hình thái nấm túi ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae 16 1.2.3 Điểm sinh thái nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae 23 1.2.4 Nghiên cứu hợp chất hóa học tách chiết từ nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae 28 1.2.5 Nghiên cứu đa dạng nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae giới 30 1.3 Nghiên cứu nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae Việt Nam 34 1.4 Đặc điểm khu vực nghiên cứu 38 1.4.1 Khu bảo tồn thiên nhiên Copia .38 1.4.2 Vườn Quốc gia Xuân Sơn Phú Thọ 39 Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Vật liệu nghiên cứu 41 2.1.1 Mẫu nghiên cứu 41 2.1.2 Hóa chất 41 2.1.3 Dụng cụ thiết bị 41 2.1.4 Các môi trường sử dụng nghiên cứu .42 2.2 Phương pháp nghiên cứu 42 2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu thực địa 42 2.2.2 Các phương pháp vi sinh 46 2.2.3 Phương pháp sinh học phân tử .49 2.2.4 Các cơng thức tốn học 51 2.2.5 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát luận án 52 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Đa dạng chủng nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 53 3.1.1 Phân lập định danh nấm ký sinh côn trùng 53 3.1.2 Đặc điểm hình thái số loài nấm họ Ophiocordycipitaceae, Cordycipitaceae, Clavicipitaceae ghi nhận Việt Nam 60 3.1.3 Đặc điểm hình thái taxon chưa định loại 66 3.1.4 Nhận xét chung đặc điểm hình thái cấu trúc hiển vi nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 80 3.2 Mối quan hệ di truyền loài nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 83 3.2.1 Mối quan hệ di truyền taxon họ Cordycipitaceae 84 3.2.2 Mối quan hệ di truyền taxon chi Ophiocordyceps, Purpureocillium họ Ophiocordycipitaceae .98 3.2.3 Mối quan hệ di truyền taxon họ Clavicipitaceae 107 3.2.4 Danh lục taxon nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae khu vực nghiên cứu 112 3.2.5 Ghi nhận cho khu hệ nấm Việt Nam .114 3.3 Đa dạng sinh thái nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 116 3.3.1 Đa dạng taxon họ nấm Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC .116 3.3.2 Đa dang sinh học chi KVNC .121 3.3.3 Đa dạng sinh học theo KVNC 123 3.3.4 Đa dạng theo mùa 129 3.3.5 Ảnh hưởng sinh cảnh đến đến đa dạng taxon KVNC 133 3.3.6 Đa dạng yếu tố độ cao nấm ký sinh côn trùng họ KVNC .139 3.3.7 Đa dạng theo ký chủ .141 KẾT LUẬN 146 KIẾN NGHỊ 147 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 148 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 PHỤ LỤC PL1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DNA: Deoxyribonucleic acid RNA: Ribonucleic acid EDTA: Ethylendiamin Tetra Acetic Acid KBTTN: Khu bảo tồn thiên nhiên VQG: Vườn quốc gia COD: Cyclooligomer depsipeptide KVNC: Khu vực nghiên cứu TLTK: Tài liệu tham khảo KSCT: Ký sinh côn trùng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Số lượng lồi nấm ký sinh trùng họ ngành nấm túi (Ascomycota) Bảng 1.2 Một số chất hoá học sử dụng định danh lồi nấm túi ký sinh trùng 11 Bảng 1.3 Vị trí phân loại họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae 12 Bảng 1.4 Danh sách chi nấm chấp nhận họ Clavicipitaceae tính đến năm 2022 13 Bảng 1.5 Danh sách chi nấm chấp nhận họ Cordycipitaceae tính đến năm 2022 14 Bảng 1.6 Danh sách chi nấm chấp nhận họ Ophiocordycipitaceae tính đến năm 2022 15 Bảng 1.7 Các hợp chất có hoạt tính kháng vi khuẩn, nấm, virus, ký sinh trùng 29 Bảng 1.8 Danh sách loài nấm túi họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae Việt Nam 35 Bảng 3.1 kết định danh 13 chi nấm họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 54 Bảng 3.2 Danh lục taxon họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae Khu vực nghiên cứu 112 Bảng 3.3 Các chi nấm túi họ Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae ký sinh côn trùng tìm thấy Việt Nam 114 Bảng 3.4 Số lượng tỉ lệ phần trăm taxon chi họ nấm Cordycipitaceae, Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae KVNC 116 Bảng 3.5 So sánh số lượng taxon thu 13 chi Copia Xuân Sơn với nghiên cứu Việt Nam 117 Bảng 3.6 So sánh số lượng taxon nấm ký sinh côn trùng họ Clavicipitaceae, Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae, KVNC với số nước khu vực giới 118 Bảng 3.7 Chỉ số đa dạng sinh học chi KVNC 122 Bảng 3.8 Đa dạng sinh học theo khu vực nghiên cứu 128 Bảng 3.9 Ảnh hưởng dạng sinh cảnh đến đa dạng taxon KVNC 138 Bảng 3.10 Đa dạng taxon theo yếu tố độ cao KVNC 139 Bảng 3.11 Đa dạng taxon theo ký chủ khu vực nghiên cứu 144 PL42 STT 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Tên taxon Isaria amoene–rosea Isaria cicadae Isaria tenuipes Isaria fumosorosea Isaria sp.6 Isaria sp.8 Simplicillium sp.9 Lecanicillium kalimantanense Leptobacillium leptobactrum Metacordyceps yongmunensis Metarhizium anisopliae Hypocrella sp.12 Hypocrella calendulina Conoideocrella luteorostrata Tổng Số lượng mẫu VT HT 30 30 395 0 0 0 0 0 707 0 0 0 0 0 0 0 127 Tổng mẫu 30 30 395 0 0 0 0 0 834 Copia Các chỉ số đa dạng sinh học fi H' Cd 3.6 3.6 47.36 0 0 0 0 0 100 0.12 0.12 0.354 0 0 0 0 0 1.656 0.001294 0.001294 0.224317 0 0 0 0 0 0.2915 Xuân Sơn Các chỉ số đa dạng sinh Số lượng mẫu học Tổng VT HT fi H' Cd mẫu 0 0 0 45 45 4.3 0.135 0.001847 111 111 10.6 0.238 0.01124 18 18 1.72 0.07 0.000296 1 0.1 0.007 0.0000009 1 0.1 0.007 0.0000009 1 0.1 0.007 0.0000009 1 0.1 0.007 0.0000009 1 0.1 0.007 0.0000009 2 0.19 0.012 0.0000036 4 0.38 0.021 0.0000146 10 10 0.96 0.044 0.0000912 85 85 8.12 0.204 0.006591 8 0.76 0.037 0.0000584 682 365 1047 100 1.922 0.25 Ghi chú:–VT: mẫu nấm có trạng thái sinh sản vơ tính; HT–mẫu nấm có trạng thái sính sản hữu tính; fi–chỉ số độ phong phú lồi; H’–chỉ số đa dạng loài Shannon; Cd–chỉ số mức độ chiếm ưu thế; PL43 Bảng 4.12 Ảnh hưởng sinh cảnh đến sự đa dạng taxon KVNC Dạng sinh cảnh Số lượng mẫu fi 0.48 10 0.05 0.53 0.11 Số lượng mẫu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Tên taxon Ophiocordyceps sphecocephala Ophiocordyceps nutans O pseudolloydii O unilateralis O campes O myrmecophila 20 Isaria amoene–rosea 30 1.59 21 Isaria cicadae 30 1.59 O multiperitheciata fi Số lượng mẫu fi Ophiocordyceps sp Số lượng mẫu 364 35 1 fi 19.35 1.86 0.05 0.05 10 0.53 O xuansonae Purpureocillium lilacinum Beauveria bassiana Cordyceps bassiana C cicada C militaris C takaomontana Cordyceps sp.4 Cordyceps sp.5 Cordyceps sp.7 Gibellula pulchra 115 50 6.11 0.05 12 0.64 51 67 2.71 3.56 120 28 6.38 1.49 42 2.23 27 1.44 0.11 2.66 0.11 15 Số lượng mẫu 114 17 fi 6.06 0.9 10 15 10 0.53 0.8 0.53 0.16 0.05 0.8 0.11 0.05 45 2.39 478 61 1 10 10 10 186 232 69 50 15 1 30 75 PL44 Số lượng mẫu 11 Dạng sinh cảnh fi 20.41 Số lượng mẫu 87 Số lượng mẫu 24 fi 4.63 18 0.96 18 Tên taxon 22 23 Isaria tenuipes Isaria fumosorosea 24 Isaria sp.6 0.05 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Isaria sp.8 Simplicillium sp.9 Lecanicillium kalimantanense Leptobacillium leptobactrum Metacordyceps yongmunensis Metarhizium anisopliae Hypocrella sp.12 H calendulina Conoideocrella luteorostrata 1 1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.11 0.21 1 1 10 85 Tổng số mẫu thu Tỷ lệ % Chỉ số H' Chỉ số Cd fi Số lượng mẫu 384 STT Tổng số taxon sinh cảnh fi 0.58 Số lượng mẫu 40 2.13 0.43 10 45 fi 1.28 506 0.53 2.39 10 22 10 203 12 619 798 249 1881 10.79 0.38 0.005 0.64 0.03 0.00004 32.91 0.8 0.045 42.42 1.16 0.046 13.24 0.49 0.005 100 Ghi chú: (1)–Rừng tự nhiên KBTTN Copia; (2)–Nương rẫy KBTTN Copia; (3)–Rừng phục hồi sau cháy KBTTN Copia; (4)– Rừng tự nhiên núi đất Xuân Sơn; (5)–Rừng tự nhiên núi đá vôi Xuân Sơn; (6)–Tổng số mẫu thu KBTTN Copia Xuân Sơn PL45 PHỤ LỤC 5: TẬP HỢP ẢNH BẢN ĐỒ VỀ MẬT ĐỘ CHE PHỦ CỦA RỪNG TẠI KVNC QUA CÁC NĂM Hình 4.15 Bản đồ trạng sử dụng đất VQG Xuân Sơn năm 2015 PL46 Hình 4.16 Bản đồ trạng sử dụng đất VQG Xuân Sơn năm 2016 PL47 Hình 4.17 Bản đồ trạng sử dụng đất VQG Xuân Sơn năm 2017 PL48 Hình 4.18 Bản đồ trạng sử dụng đất VQG Xuân Sơn năm 2018 PL49 Hình 4.19 Bản đồ trạng sử dụng đất VQG Xuân Sơn năm 2019 PL50 Hình 4.20 Bản đồ trạng sử dụng đất KBTTN Copia năm 2015 PL51 Hình 4.21 Bản đồ trạng sử dụng đất KBTTN Copia năm 2016 PL52 Hình 4.22 Bản đồ trạng sử dụng đất KBTTN Copia năm 2017 PL53 Hình 4.23 Bản đồ trạng sử dụng đất KBTTN Copia năm 2018 PL54 Hình 4.24 Bản đồ trạng sử dụng đất KBTTN Copia năm 2019 PL55 Hình 4.25 Bản đồ đai độ cao thu mẫu vườn Quốc gia Xuân Sơn PL56 Hình 4.26 Bản đồ đai độ cao thu mẫu vườn KBTTN Copia