Tìm hiểu đặc điểm hình thái giải phẫu xương rồng lê gai Opuntia ficus indica (L.) Mill. ở Việt Nam

Xương rồng lê gai Opuntia ficus-indica được biết đến như một cây đa chức năng: Làm cây cảnh; cành và quả được dùng làm thức ăn cho con người, cho gia súc, làm thuốc; góp phần chống lại sự xâm lấn cát ở những khu vực hoang mạc.

Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 62 Tìm hiểu đặc điểm hình thái giải phẫu xương rồng lê gai Opuntia ficus indica (L.) Mill Việt Nam Nguy n Thị Cẩm Duyên Khoa Dược i Học Nguy n Tất Thành ntcduyen@ntt.edu.vn Tóm tắt Xương rồng lê gai Opuntia ficus-indica biết đến c y đa chức năng: làm c y cảnh; cành dùng làm thức ăn cho người, cho gia súc, làm thuốc; góp phần chống l i xâm lấn cát nh ng khu vực hoang m c Ở Việt Nam, Opuntia ficus-indica nhập cư từ Mexico nghiên cứu trồng thử nghiệm t i Ninh Thuận, Bình Thuận Cây có thân mọng nước, mang nhiều núm khơng có gai, có túm lơng che chở phát triển Rải rác mơ mềm vỏ thân có tế bào kích thước lớn hình tròn hình bầu dục với chức dự tr nước Thân sớm phát triển cấu t o cấp 2, cấu t o giải phẫu gồm vùng: vùng biểu bì với lớp cutin dày, mơ dày tròn phát triển thành vòng liên tục mơ mềm vỏ có chứa nhiều tinh thể canxi oxalate hình cầu gai Trung trụ chiếm tỉ lệ lớn vi phẫu, hệ thống mơ dẫn có kiểu hậu thể gián đo n R đ m s u lan rộng, thích nghi với chức bám gi m i trường đất cát hấp thu nước điều kiện nước R sớm phát triển cấu t o cấp 2, vỏ mỏng khơng có nội bì, vùng tủy với hệ thống m ch phát triển, bó gỗ mơ mềm tủy Nhận 06.10.2018 ược duyệt 22.02.2019 Cơng bố 26.03.2019 Từ khóa Opuntia ficus-indica, xương rồng, cấu t o giải phẫu, hình thái ® 2019 Journal of Science and Technology - NTTU Giới thiệu Xương rồng thân thảo l u năm th n mọng nước, có tiêu giảm khơng có c y trưởng thành, số trường hợp biến đổi thành vẩy thành gai để đáp ứng với điều kiện m i trường Gai mọc từ núm (areole) nh ng đặc điểm để phân biệt họ xương rồng với họ khác Có khoảng 2-80 gai núm, gai dài khoảng 0,2-2,5 cm, nhỏ, cứng nhọn, có d ng thẳng, cong hình móc câu Hầu hết nhà khoa học cho gai có nguồn gốc từ lá, ngồi chức giảm nước để giúp tồn t i điều kiện khắc nghiệt m i trường, gai có chức bảo vệ chống l i xâm h i động vật[1] Opuntia ficus-indica lồi xương rồng có khơng có gai, quang hợp CAM, khí mở vào ban đêm để hấp thu CO2 đóng vào ban ngày để tăng hiệu sử dụng nước (giảm nước từ khí vào ban ngày)[1] Chúng trồng nhiều vùng, châu Úc Tây Nam Hoa Kì Opuntia ficus-indica trồng cho hay làm rau Các sản phẩm rau O ficus-indica có mặt nhiều thị trường địa phương quốc tế Các công dụng khác O ficus-indica làm chất kết dính tác nhân chống thấm cho g ch chưa nung Các đặc tính dược liệu O Đại học Nguyễn Tất Thành ficus-indica đề cập từ sớm vào khoảng năm 1552 O ficus-indica trồng từ thời tiền đ i Colombia kí chủ cho rệp son (Dactylopius ccocus) cho sản xuất chất nhuộm màu tím đỏ sáng có giá trị[2] Ở Morocco xương rồng gai lê trồng nhiều năm đặc biệt nh ng khu vực khơ h n Các lồi Opuntia trồng khơng nhằm mục đích thu ho ch mà làm hàng rào, giúp chống xâm lấn cát nh ng khu vực hoang m c bán hoang m c[3] Opuntia ficus-indica chứa lượng lớn acid ascorbic, vitamin E, carotenoid, chất xơ amino acid hợp chất chống oxi hóa (phenol, flavonoid, betaxanthin betacyanin) y chất có lợi cho sức khỏe, có khả làm h đường huyết, h lipid máu đặc tính chống oxi hóa Bên c nh xương rồng lê gai dồi vitamin khoáng chất đáng kể chứa nhiều chất dinh dưỡng chất chống viêm loét d dày, chống oxi hóa, chống ung thư bảo vệ thần kinh, bảo vệ gan chống khối u[4,5] Opuntia ficus-indica nhập giống từ Mexico nghiên cứu trồng thử nghiệm t i vùng sa m c Ninh Thuận, Bình Thuận nước ta y lồi sinh trưởng nhanh thích hợp với điều kiện đất khơ h n dinh dưỡng, l i có độ che phủ cao, góp phần cải t o đất, chống xói mòn[3] Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số ặc điểm hình thái giải phẫu Opuntia ficus-indica Việt Nam giới chưa quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên l i nh ng đặc điểm hỗ trợ cho việc lựa chọn phương pháp nh n giống phù hợp tìm hiểu chế sinh lí giúp xương rồng thích nghi với điều kiện khắc nghiệt Vật liệu phương pháp 2.1 Vật liệu Cây O ficus-indica cung cấp Trung tâm Ứng dụng Tiến Khoa học Công nghệ tỉnh Ninh Thuận 2.2 Phương pháp Nghiên cứu đặc điểm hình thái ngồi ể mơ tả đặc điểm hình thái cây, chọn nh ng trưởng thành, quan sát ghi nhận nh ng đặc điểm màu sắc, gai bề mặt độ bóng đo chiều cao Chọn nh ng nhánh ba độ tuổi khác (tuổi non, tuổi trung bình tuổi già) để đo kích thước Chọn nh ng nhánh ươm tháng tuổi để quan sát hình thái r 63 Nghiên cứu đặc điểm hình thái giải phẫu Chồi non, thân non, thân già r cắt dọc cắt ngang dao lam thật sắc t o nh ng lát cắt mỏng (cắt vu ng góc để khơng bị biến d ng tế bào) đặc biệt kh ng để lát cắt bị rách, sau vi phẫu nhuộm hai màu (đỏ carmine, xanh iod) ặt vi phẫu lên giọt nước cất sẵn lam kính s ch đậy lamen Tiêu quan sát kính hiển vi quang học, chọn vị trí đẹp để quan sát mô tả cấu t o giải phẫu Kết 3.1 ặc điểm hình thái thích nghi Xương rồng Opuntia ficus-indica nhỏ thường xanh, sống l u năm cao – m Thân mọng nước, phân nhánh nhiều Nhánh nh ng khúc dẹt, dài 15 – 20 cm, rộng – 10 cm, gốc thu n đầu tròn to, hình mái chèo, màu lục nh t mang núm khơng có gai, nhỏ rụng sớm R nhiều, màu nâu sẫm, lan rộng lòng đất (Hình 3.1) Hình 3.1 C y xương rồng lê gai Opuntia ficus-indica (L.) Mill (trái) Cây mang nhiều nhánh trưởng thành, (phải) Nhánh c y ươm tháng mang r Cây thích nghi với điều kiện khơ h n, nắng nóng thường mọc vùng đất cát hình thành nhiều đặc điểm thích nghi: tăng cường dự tr nước, h n chế thoát nước tăng cường thích nghi ưa sáng chịu nóng chịu h n Thân mọng nước, có màu xanh gi vai trò tích lũy nước quang hợp để cung cấp chất h u cho c y Bề mặt th n trơn bóng để phản chiếu ảnh sáng mặt trời, h n chế ảnh hưởng nhiệt độ lên bề mặt Lá tiêu giảm để h n chế thoát nước R phát triển, lan rộng lòng đất để hút nước muối khống 3.1 ặc điểm hình thái thích nghi L ng che chở Biểu bì với lớp cutin Vòm mơ phân sinh chồi Libe Gỗ Tinh thể canxi oxalat Túi tiết Hình 3.2 Cấu t o giải phẫu vị trí mang chồi nách (cắt dọc) Túm lông diện núm (areole) đặc điểm độc đáo có nh ng loài thuộc họ phụ Opuntioideace[6] Núm cấu trúc chứa nụ nách chun hóa cao có chứa mơ phân sinh ngọn, từ núm hình thành chồi, hoa, gai túm Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 64 lông[7] Các lồi thuộc họ xương rồng có nh ng biến đổi hình thái, có khả thích nghi phát triển nh ng điều kiện khắc nghiệt tiêu giảm thành gai lớp cutin dày bề mặt để h n chế nước Hầu hết gai c y có kích thước lớn, số ngắn, mềm mọc thành cụm túm l ng che chở Lơng che chở có chức tăng cường nhiệm vụ bảo vệ để giảm bớt thoát nước[8] Th n sơ cấp có tiết diện đa giác số chỗ lồi tròn Tế bào biểu bì có kích thước nhỏ, kh ng Lớp cutin mỏng, biểu bì có lỗ khí Dưới biểu bì có 2-3 lớp tế bào, mơ dày góc có hình đa giác thành vòng liên tục Tiếp đến 8-12 lớp mô mềm gồm tế bào có kích thước lớn, hình tròn hay trứng có chứa nhiều h t tinh bột, rải rác có tinh thể canxi oxalat hình cầu gai; 2-3 lớp tế bào mơ mềm gần mơ dày có chứa lục l p Các bó libe gỗ t o thành vòng gần liên tục với tia tủy rộng; gỗ phát triển li tâm, gi a gỗ libe vùng tượng tầng gồm nhiều tế bào hình ch nhật nhỏ xếp sát Mô mềm tủy gồm 12-15 lớp tế bào kích thước to, hình bầu dục hay hình tròn, xếp chừa nh ng khuyết nhỏ chứa h t tinh bột dự tr có vài tế bào chứa tinh thể canxi oxalat hình cầu gai (Hình 3.3) Hình 3.3 Cấu t o giải phẫu th n sơ cấp (1 Biểu bì Mơ mềm vỏ Bó libe gỗ Tia tủy Mơ mềm tủy Tinh thể canxi oxalat) Hình 3.4 Cấu t o giải phẫu thân thứ cấp A: Phần lớn vi phẫu, B: Vùng vỏ, C: Tinh thể canxi oxalat hình cầu gai, D: Tế bào chứa nhiều nước vùng mô mềm, E: Mô dẫn thứ cấp Thân thứ cấp có tiết diện hình bầu dục Biểu bì có lớp cutin khí khổng biểu bì có 4-5 lớp tế bào mơ dày góc hình đa giác gần tròn Kế đến mơ mềm gồm tế bào có kích thước to, hình tròn hay hình bầu dục có chứa nhiều tinh thể canxi oxalate hình cầu gai Rải rác có tế Đại học Nguyễn Tất Thành bào mô mềm dự tr to túi tiết Mơ dẫn có kiểu hậu thể gián đo n Libe cụm gồm tế bào kích thước nhỏ kh ng đều, xếp lộn xộn Libe có 3-4 lớp tế bào hình ch nhật xếp thẳng hàng xuyên tâm Gỗ gồm m ch gỗ mơ mềm gỗ M ch gỗ hình đa giác Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 65 vách tẩm chất gỗ, xếp không thứ tự Mơ mềm gỗ hình đa giác kích thước to, xếp thẳng hàng xuyên tâm, vách cellulose Gỗ gồm m ch gỗ mô mềm gỗ M ch gỗ hình đa giác gần tròn kích thước nhỏ, phân hóa li tâm, vách tẩm chất gỗ Mơ mềm gỗ hình đa giác kích thước kh ng đều, xếp lộn xộn, vách cellulose Mơ mềm tủy có kích thước to, rải rác có tinh thể canxi oxalate hình cầu gai (Hình 3.4) Th n c y xương rồng Opuntia ficus-indica có phát triển sớm cấu t o thứ cấp Thân có tế bào mô mềm vỏ mô mềm tủy to để dự tr nước tinh bột điều kiện khô h n, khan nước, mô dày phát triển thành vòng liên tục nhiều tinh thể canxi oxalat hình cầu gai làm cho thân cứng để chống đỡ m i trường nhiều gió Số lượng m ch gỗ nhiều kích thước nhỏ tăng khả hút nước muối khoáng 10 Hình 3.5 Vi phẫu r non Tầng lông hút, Tầng tẩm suberin, Mơ mềm vỏ, Bần, Nhu bì, Libe 1, Gỗ 1, Tia Tủy, M ch gỗ ,10 Mơ mềm tủy Hình 3.6 Vi phẫu r thứ cấp 1.Bần Mô mềm vỏ cấp Libe Libe Gỗ Tia tủy cấp Gỗ Mô mềm tủy Vi phẫu r thứ cấp có hình tròn, vùng vỏ chiếm 1/5 diện tích vi phẫu, vùng trung trụ 4/5 Vùng vỏ: Bần có 2-4 lớp tế bào hình ch nhật dẹt, vách mỏng, xếp thành dãy xuyên tâm, vách tẩm chất bần, lớp bị bong rách Mơ mềm vỏ cấp có 5-7 lớp tế bào hình bầu dục dẹt, xếp thẳng hàng, chừa nh ng đ o nhỏ Vùng trung trụ: Vòng libe gỗ bị tia tủy chia thành 5-6 nhánh hình qu t; nhánh gồm libe trên, gỗ dưới; libe cấp thành nh ng cụm nhỏ, tế bào nhỏ hình đa giác méo mó; libe cấp nhiều lớp tế bào hình ch nhật dẹt, xếp thành dãy xuyên tâm; tầng sinh libe gỗ gi a libe cấp gỗ cấp 2; gỗ cấp gồm nhiều m ch to kích thước kh ng đều, xếp lộn xộn, mơ mềm gỗ tế bào hình ch nhật hay hình đa giác vách tẩm chất gỗ mỏng hay dày, xếp thành dãy xuyên tâm; gỗ cấp gồm 5-6 bó chân tia tủy, bó gồm 3-4 m ch nhỏ, kh ng ph n hóa hướng tâm; tia tủy từ tâm vi phẫu, xuyên qua vùng gỗ loe rộng vùng libe, tế bào hình ch nhật hay đa giác kéo dài xếp thành dãy xun tâm Mơ mềm tủy tế bào có kích thước to, xếp theo kiểu mơ mềm đ o (Hình 3.6) R xương rồng có cấu t o thích nghi với chức bám gi m i trường đất cát hấp thu nước điều kiện nước Phần tủy chiếm tỉ lệ lớn cấu t o r với hệ thống m ch phát triển iều giúp r tăng cường hút nước có mưa rào hay sương đêm Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 66 Kết luận Cây Opuntia ficus-indica ưa sáng chịu nóng chịu h n R phát triển đ m s u r bên phân nhánh lan rộng Thân mọng nước dự tr nước cho cây, mang nhiều núm gai, nhỏ rụng sớm R nhiều, màu nâu sẫm, lan rộng lòng đất Trong thân, rải rác mơ mềm vỏ có tế bào có kích thước lớn gồm tế bào hình tròn hình bầu dục có chức dự tr nước Lá biến thành gai tiêu giảm làm h n chế nước Thân sớm phát triển có cấu t o cấp 2, thuộc lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida), cấu t o giải phẫu gồm vùng: Vùng vỏ có biểu bì với lớp cutin, mơ dày tròn, mơ mềm vỏ có chứa nhiều tinh thể canxi oxalate hình cầu gai; Vùng mơ dẫn có kiểu hậu thể gián đo n R sớm phát triển cấu t o cấp 2, vỏ mỏng khơng có nội bì, vùng tủy chiếm phần lớn, gỗ chưa chiếm tâm, gỗ mô mềm tủy Tài liệu tham khảo P S Nobel and E G Bobich, Environmental biology Cacti: Biology and Uses, (2002) 57-74 T T O Yến, Nghiên cứu tính đa d ng di truyền chi Opuntia Hylocereus ứng dụng thị phân tử chọn t o giống Hylocereus có hàm lượng Betalain cao i học Khoa học Tự nhiên TpHCM, 2014 A El Finti, R El Boullani, F El Ayadi, N Ait Aabd, A El Mousadik, Micropropagation in vitro of Opuntia ficus-indica in south of Morocco, IJCBS (2012) 6–10 Angulo-Bejarano, Paola Isabel and Octavio Paredes-López, Nopal: a perspective view on its nutraceutical potential Hispanic foods: chemistry and bioactive compounds American Chemical Society, (2012) 113-159 Osuna-Martínez, Ulises, Jorge Reyes-Esparza and Lourdes Rodríguez-Fragoso, Cactus (Opuntia ficus-indica): a review on its antioxidants properties and potential pharmacological use in chronic diseases Natural Products Chemistry and Research (2014) E C P D Arruda and G F Melo-De-Pinna , Areolar structure in some Opuntioideae: occurrence of mucilage cells in the leaf-glochid transition forms in Opuntia microdasys (Lhem.) Pfeiff” Adansonia (2016)38(2), 267-274 E Pérez-Molphe-Balch., M D S Santos-Díaz, R Ramírez-Malagón and N Ochoa-Alejo, Tissue culture of ornamental cacti, Scientia Agricola, (2015) 72(6), 540-561 T.T ẹp, Thực vật Dược, (2016) NXB Giáo dục Study on morphology and anatomical characteristic of Opuntia ficus indica (L.) Mill in Vietnam Nguyen Thi Cam Duyen Faculty of Pharmacy, Nguyen Tat Thanh University ntcduyen@ntt.edu.vn Abstract Opuntia ficus-indica is known as a multi-purpose plant since it can be used for human food (fruits and vegetables), forage, medicinal plants, ornamental plants, and as defensive hedges or for erosion control in reclaimed areas In Vietnam, Opuntia ficus-indica imported from Mexico was researched and planted in Ninh Thuan and Binh Thuan Province The plant has water stems to store water for plants, carry many knob without thorns, have long growing cover In the body, scattered in the soft tissue of the shell contains large cells of circular or elliptical cells that store water Early growth of the plant structure of the second level, anatomical structure of two regions, epidermis with thick cutin layer, thick round tissue developed into continuous ring, soft shell shell contains many crystals calcium oxalate spherical The central cylinder occupies a large proportion of the microsurgery, the tissue system has a discrete posterior pattern The roots are deep and widespread, adapting to clay functions in sandy soils and absorbing water under very rare water conditions Early growth of secondary structure, thin shell without endosperm, pulp with developmental system, wood bundle and soft tissue Key words Opuntia ficus-indica, cactus, morphology, anatomy Đại học Nguyễn Tất Thành ... nghệ Số ặc điểm hình thái giải phẫu Opuntia ficus- indica Việt Nam giới chưa quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên l i nh ng đặc điểm hỗ trợ cho việc lựa chọn phương pháp nh n giống phù hợp tìm hiểu chế... Ninh Thuận 2.2 Phương pháp Nghiên cứu đặc điểm hình thái ngồi ể mơ tả đặc điểm hình thái cây, chọn nh ng trưởng thành, quan sát ghi nhận nh ng đặc điểm màu sắc, gai bề mặt độ bóng đo chiều cao Chọn... đầu tròn to, hình mái chèo, màu lục nh t mang núm khơng có gai, nhỏ rụng sớm R nhiều, màu nâu sẫm, lan rộng lòng đất (Hình 3.1) Hình 3.1 C y xương rồng lê gai Opuntia ficus- indica (L.) Mill (trái)