Nghiên cứu đa dạng và đặc điểm sinh học của nấm túi họ Xylariaceae ở Mường Phăng Điện Biên và Cúc Phương Ninh Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI YZ ĐỖ ĐỨC QUẾ NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM TÚI HỌ XYLARIACEAE Ở MƯỜNG PHĂNG - ĐIỆN BIÊN VÀ CÚC PHƯƠNG - NINH BÌNH Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 62.42.01.07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. VƯƠNG TRỌNG HÀO 2. TS. DƯƠNG MINH LAM HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Đỗ Đức Quế LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: PGS.TS. Vương Trọng Hào người thầy đã dìu dắt tôi những bước đi đầu tiên trong con đường nghiên cứu khoa học, thầy đã luôn động viên chia sẻ những lúc tôi khó khăn nhất trong cuộc sống và tạo những điều kiện tốt nhất để tôi tiến hành những nghiên cứu trong luận án. TS. Dương Minh Lam người thầy đã truyền đạt cho tôi những kiến thứ c và kinh nghiệm quí báu về phân loại nấm, thầy luôn chỉ bảo tận tình theo dõi sát tiến độ. Đồng thời thầy cũng tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất và kinh phí cho tôi thực hiện đề tài. GS.TS. Nguyễn Thành Đạt, GS.TS. Phạm Thị Thùy, GS.TSKH. Trịnh Tam Kiệt, PGS.TS. Đặng Ngọc Quang, TS. Trần Thị Thúy, TS. Phan Duệ Thanh, TS. Đoàn Văn Thược những người thầy đã truyền đạt kiến thức cho tôi về lĩnh vực Vi sinh vật, Nấm học, Hợp chất thiên nhiên. Đồng thời các thầy tham gia góp ý cho tôi từ xây dựng đề cương đến quá trình thực hiện luận án và giúp đỡ tôi hoàn thành các chuyên đề tiến sĩ, cũng như các seminar khoa học ở Bộ môn. Ths. Tống Thị Mơ, Ths. Trần Hữu Phong, CN. Phạm Thị Hồng Hoa, CN. Phạm Thị Vân đã tạo điều kiện thực nghiệ m tốt nhất và hỗ trợ kỹ thuật trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban quản lý rừng nguyên sinh Mường Phăng – Điện Biên và vườn quốc gia Cúc Phương - Ninh Bình đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành thu mẫu. Ban lãnh đạo Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Phú Thọ, Ban Giám hiệu và tập thể giáo viên trường THPT Thạch Kiệt đã tạo mọi điều kiện v ề kinh phí, thời gian và luôn động viên khích lệ tôi trong quá trình học tập. Ban Giám Hiệu, Phòng quản lý Sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh học Trường ĐHSP Hà Nội đã động viên và tạo những điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (Nafosted) đã hỗ trợ đề tài mã số 106.07-2011.57 kinh phí cho tôi thực hiện một phần nội dung trong luận án này. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình đã dành tình yêu thương, ủng hộ động viên và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, Ngày … tháng … năm 2014 NGHIÊN CỨU SINH Đỗ Đức Quế Deleted: 20 Deleted: 02 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải bp base pair (cặp bazơ) Cd Concentration of dominance ( chỉ số mức độ chiếm ưu thế) cs cộng sự CTAB Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide DMAP Dimethylaminopyridine DMSO Dimethyl sulfoxide ĐHSP Đại học Sư phạm EDTA Ethylene Diamine Tetra Acetate FBS Fetal Bovine Serum (Huyết thanh thai bò) GPS Global Positioning System (hệ thống định vị) HepG2 Hepatocellular carcinoma (ung thư gan ở người) HIV Human immunodeficiency virus (vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người) HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao) ITS Internal transcribed spacer IU International unit (đơn vị quốc t ế) Lu Human lung carcinoma (ung thư phổi ở người) MCF7 Human breast carcinoma (ung thư vú ở người) MHA Mueller-Hinton Agar (môi trường MHA) MHB Mueller-Hinton Broth (môi trường MHB) MTT Methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide NCBI National Center for Biotechnology Information NMR Nuclear magnetic resonance (cộng hưởng từ hạt nhân) kb kilo base kda kilo dalton KB Human epidermic carcinoma (ung thư biểu mô ở người) KVNC Khu vực nghiên cứu OD Optical density (mật độ quang) PCR Polymerase chain reaction PDA Potato dextrose agar (môi trường PDA) SI Index of similarity hay Sorensen’s Index STT Số thứ tự TAE Tris acetic acid EDTA buffer (dung dịch đệm TAE) Taxon Đơn vị phân loại bao gồm (loài, thứ, loài chưa định tên) TCA Trichloroacetic acid TE Tris EDTA buffer (dung dịch đệm TE) TSA Tryptic Soy Agar (môi trường TSA) TSB Tryptic Soy Broth (môi trường TSB) RNS Rừng nguyên sinh VQG Vườn quốc gia MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 6. Những đóng góp mới 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Vị trí nấm túi họ Xylariaceae trong hệ thống phân loại và đặc điểm hình thái của chúng 5 1.1.1. Vị trí họ Xylariaceae trong hệ thống phân loại nấm 5 1.1.2. Đặc điểm hình thái nấm túi họ Xylariaceae 7 1.1.2.1. Chất nền (Stromata) 7 1.1.2.2. Thể quả (Perithecia) 8 1.1.2.3. Lỗ miệng (Ostioles) 9 1.1.2.4. Túi bào tử (Asci) 10 1.1.2.5. Bào tử túi (Ascospores) 12 1.1.2.6. Hình thức sinh sản vô tính (Anamorph) 14 1.2. Tình hình nghiên cứu nấm túi họ Xylariaceae 15 1.2.1. Trên thế giới 15 1.2.1.1 Hệ thống phân loại 15 1.2.1.2. Đa dạng về thành phần loài 21 1.2.1.3. Mối quan hệ di truyền của các chi, loài trong họ Xylariaceae 25 1.2.1.4. Các hợp chất hóa học được tách chiết từ nấm túi họ Xylariaceae 28 1.2.1.5. Hoạt tính sinh học t ừ nấm túi họ Xylariaceae 32 1.2.2. Ở Việt Nam 36 1.3. Đặc điểm khu vực nghiên cứu 41 1.3.1. Rừng nguyên sinh Mường Phăng 41 1.3.2. Vườn Quốc gia Cúc Phương 43 Chương 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1. Địa điểm, thời gian và vật liệu nghiên cứu 45 2.1.1. Địa điểm và sinh cảnh của KVNC 45 2.1.2. Thời gian nghiên cứu 45 2.1.3. Vật liệu nghiên cứu 48 2.1.3.1. Mẫu nghiên cứu 48 2.1.3.2. Các dòng tế bào 48 2.1.3.3. Vi sinh vật 48 2.1.3.4. Hóa chất 48 2.1.3.5. Thiết bị 49 2.1.3.6. Môi trường 50 2.2. Phương pháp nghiên cứu 50 2.2.1. Phương pháp vi sinh 50 2.2.1.1. Thu thập và xử lý mẫu 50 2.2.1.2. Phương pháp phân lập nấm 51 2.2.1.3. Bảo quản các chủng nấm phân lập được 51 2.2.1.4. Phương pháp phân tích đặc điểm hình thái, định loại mẫu 52 2.2.1.5. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các hợp chất hóa học 53 2.2.1.6. Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất hóa học 54 2.2.2. Sinh học phân tử 55 2.2.2.1. Tách chiết ADN 55 2.2.2.2. Phản ứng PCR 56 2.2.2.3. Phân tích trình tự ADN 56 2.2.3. Phương pháp hóa sinh 57 2.2.3.1. Phương pháp tách chiết các chất 57 2.2.3.2. Phương pháp xác đị nh cấu trúc hóa học 57 2.2.4. Phương pháp toán học 57 2.2.4.1. Độ phong phú loài 57 2.2.4.2. Chỉ số đa dạng sinh học loài H’ (Shannon and Weiner’s Index) 58 2.2.4.3. Chỉ số mức độ chiếm ưu thế hay còn gọi là chỉ số Simpson, (Concentration of Dominance-Cd) 58 2.2.4.4. Chỉ số tương đồng (Index of similarity hay Sorensen’s Index- SI 58 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1. Thành phần loài nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 59 3.1.1. Nhận xét chung về đặc điểm hình thái và cấu trúc hiển vi của nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 59 3.1.1.1. Chất nền 59 3.1.1.2. Thể quả 61 3.1.1.3. Lỗ miệng 61 3.1.1.4. Túi bào tử và đỉnh túi bào tử 62 3.1.1.5. Bào tử túi 63 3.1.2. Danh lục các loài trong họ Xylariaceae ở KVNC 65 3.1.3. Ghi nhận mới cho khu hệ nấm Việt Nam 70 3.1.4. Trình tự mới cho khoa học Error! Bookmark not defined. 3.2. Đa dạng sinh học nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 74 3.2.1. Đa dạng về thành phần loài 74 3.2.2. Đa dạng sinh học loài 79 3.2.3. Đa dạng sinh học theo KVNC 81 3.2.4. Đa dạng theo mùa 84 3.2.5. Đa dạng về các yếu tố địa lý của nấm họ Xylariaceae ở KVNC 85 3.2.5.1. Các loài phân bố toàn cầu 86 3.2.5.2. Các loài nhiệt đới 87 3.2.5.3. Các loài ôn đới 89 3.2.6. Phương thức sống của nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 90 3.3. Mối quan hệ di truyền của các loài nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 91 3.3.1. Mối quan hệ di truyền giữa các taxon trong họ Xylariaceae ở KVNC 91 3.3.2. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Annulohypoxylon 95 Deleted: 71 3.3.3. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Biscogniauxia 98 3.3.4. Mối quan hệ di truyền của các taxon thuộc chi Daldinia 100 3.3.5. Mối quan hệ di truyền của các taxon thuộc chi Hypoxylon 102 3.3.6. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Kretzschmaria 105 3.3.7. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Nemania 107 3.3.8. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Rosellinia 109 3.3.9. Mối quan hệ di truyền của các taxon trong chi Xylaria 110 3.4. Cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của các hợp chất được tách từ thể quả ở mộ t số loài nấm túi họ Xylariaceae 115 3.4.1. Cấu trúc hóa học của các hợp chất thu được từ thể quả nấm túi họ Xylariaceae 115 3.4.1.1. Loài Biscogniauxia philippinensis 115 3.4.1.2. Loài Daldinia concentrica 116 3.4.1.3. Loài Xylaria atrosphaerica 116 3.4.1.4. Loài Xylaria schweinitzii 117 3.4.2. Hoạt tính sinh học của các chất hóa học tách từ thể quả 118 3.4.2.1. Hoạt tính gây độc tế bào 118 3.4.2.2. Hoạt tính kháng khuẩn 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 PHỤ LỤC 1 PL [...]... mức độ đa dạng nấm cao nhưng có rất ít các công bố về đa dạng nấm túi họ Xylariaceae ở đây Những kết quả thu được vẫn chưa thể hiện được sự đa dạng cũng như ý nghĩa của nấm túi họ Xylariaceae tại 2 vùng trên [7, 14, 71] Từ những lí do trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu đa dạng và đặc điểm sinh học của nấm túi họ Xylariaceae ở Mường Phăng - Điện Biên và Cúc Phương – Ninh Bình”... thành phần loài nấm túi họ Xylariaceae tại KVNC - Định loại đến chi, đến loài các mẫu nấm đã được miêu tả dựa vào đặc điểm hình thái và phân tích trình tự ITS 3.2 Nghiên cứu tính đa dạng sinh học của nấm túi họ Xylariaceae tại KVNC 3.3 Nghiên cứu mối quan hệ di truyền của các chi, các loài nấm túi họ Xylariaceae tại KVNC 3.4 Nghiên cứu thành phần hóa học của một số loài nấm và hoạt tính sinh học của chúng... Việc nghiên cứu sẽ góp phần bổ sung danh lục các loài nấm ở Việt Nam cũng như gợi ra hướng nghiên cứu ứng dụng của nấm túi họ Xylariaceae ở Việt Nam 2 Mục đích của đề tài Xác định được thành phần loài và đánh giá đa dạng sinh học của nấm Formatted: Vietnamese túi họ Xylariaceae tại KVNC Nghiên cứu được một số đặc điểm sinh học của nấm túi họ Xylariaceae tại Formatted: Vietnamese KVNC 3 Nội dung nghiên. .. loài nấm túi họ Xylariaceae trong các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam 38 Bảng 1.8: Đặc điểm cơ bản khí hậu tỉnh Điện Biên 42 Bảng 2.1: Thời gian các đợt nghiên cứu thực địa .45 Bảng 3.1: Danh lục các taxon nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 65 Bảng 3.2: Các chi nấm túi họ Xylariaceae được tìm thấy ở Việt Nam 70 Bảng 3.3: Số lượng và tỉ lệ phần trăm các taxon trong họ nấm túi Xylariaceae. .. chúng 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Các loài nấm túi họ Xylariaceae Deleted: ừng nguyên sinh - Phạm vi nghiên cứu: RNS Mường Phăng – Điện Biên và VQG Cúc Formatted: Vietnamese Formatted: Vietnamese Deleted: ườn Quốc gia 3 Phương – Ninh Bình 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài cung cấp chính xác và đầy đủ danh lục các loài nấm túi họ Xylariaceae cũng... dược, sinh thái, tài nguyên sinh vật và đa dạng sinh học Cung cấp những dữ liệu về đặc điểm hình thái, tính đa dạng sinh học khóa định loại các loài nấm túi họ Xylariaceae để phục vụ cho công tác giảng dạy, nghiên cứu và bảo tồn nguồn gen sinh vật ở Việt Nam 6 Những đóng góp mới - Đây là luận án đầu tiên nghiên cứu có tính hệ thống về nấm túi họ Formatted: Vietnamese Xylariaceae ở Việt Nam Số lượng các... căn cứ vào cấu trúc phân nhánh và các dạng bào tử đính [51] Như vậy, đặc điểm hình thái bên ngoài và cấu trúc hiển vi phức tạp của nấm túi họ Xylariaceae đã tạo nên mức độ đa dạng sinh học cao, ở cả cấp độ chi và cấp độ loài Những nghiên cứu gần đây về đa dạng sinh học nấm túi họ Xyalriaceae trên thế giới một lần nữa khẳng định khả năng thích nghi cao của nấm túi họ Xylariaceae tại các khu vực cũng... ăn cỏ ở vùng Bắc Mỹ và Bắc Âu, Krug và cs đã bổ sung thêm 15 loài thuộc chi Hypocopra Đây cũng là công trình đầu tiên nghiên cứu về nấm túi sống trên phân động vật và cũng là một hướng trong nghiên cứu và đánh giá đa dạng sinh học [66] Ở Châu Á Châu Á là khu vực có địa hình và khí hậu phức tạp với các rừng mưa nhiệt đới rậm rạp có độ đa dạng sinh học cao Tuy vậy, những nghiên cứu về nấm túi họ Xylariaceae. .. hình thái nấm túi họ Xylariaceae Hình thái nấm túi họ Xylariaceae được xác định cả về đặc điểm hình thái ngoài như chất nền, thể quả, lỗ miệng và các đặc điểm cấu trúc bên trong như túi bào tử, bào tử, rãnh mầm hay cuống sinh bào tử Các nghiên cứu trước đây đã xác định nấm túi họ Xylariaceae có đặc điểm hình thái rất đa dạng về hình dạng, màu sắc và kích thước Vì vậy, đặc điểm hình thái là cơ sở quan... trên trái đất 1.2 Tình hình nghiên cứu nấm túi họ Xylariaceae 1.2.1 Trên thế giới 1.2.1.1 Hệ thống phân loại Những nghiên cứu về đa dạng thành phần loài và hệ thống phân loại của nấm túi họ Xylariaceae bắt đầu từ những năm 1863 Đến nay, 95 chi trong họ với 1354 loài đã được các nhà khoa học kiểm chứng và công nhận [182] Trong lịch sử nghiên cứu, vị trí phân loại của họ Xylariaceae từ khi ra đời đến . chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu đa dạng và đặc điểm sinh học của nấm túi họ Xylariaceae ở Mường Phăng - Điện Biên và Cúc Phương – Ninh Bình”. Việc nghiên cứu sẽ góp phần. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI YZ ĐỖ ĐỨC QUẾ NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA NẤM TÚI HỌ XYLARIACEAE Ở MƯỜNG PHĂNG - ĐIỆN BIÊN VÀ CÚC PHƯƠNG -. taxon nấm túi họ Xylariaceae ở KVNC 65 Bảng 3.2: Các chi nấm túi h ọ Xylariaceae được tìm thấy ở Việt Nam 70 Bảng 3.3: Số lượng và tỉ lệ phần trăm các taxon trong họ nấm túi Xylariaceae ở KVNC