Đánh giá đặc điểm nông sinh học cây ích mẫu leonurus heterophullus sweet phục vụ công tác chọn giống ở việt nam

Luận văn

mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài Đợc thiên nhiên u đãi, Việt Nam có nguồn tài nguyên thực vật, động vật vô cùng phong phú và đa dạng. Cộng đồng các dân tộc Việt Nam có bốn ngàn năm lịch sử dựng nớc và giữ nớc đã có truyền thống lâu đời về sử dụng các loại cây cỏ sẵn có để làm thuốc và bảo vệ sức khoẻ. Trong khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển, thiên nhiên ngày càng bị khai thác cạn kiệt làm mất cân bằng sinh thái và huỷ hoại môi trờng sống. Do đó, ngày càng có nhiều loại bệnh mới phát sinh và các bệnh truyền nhiễm phát triển thành đại dịch . trong khi y học hiện đại cha kịp có các phơng thức điều trị thì các bài thuốc và các cây thuốc cổ truyền các dân tộc, bản làng và các bộ tộc lại tỏ ra rất hiệu quả. Theo tổ chức y tế thế giới hiện trên thế giới có 20.000 loài trong khoảng 250.000 loài thực vật đợc sử dụng làm thuốc hay có xuất xứ cung cấp các hoạt chất làm thuốc. Theo Nguyễn Tập (Viện Dợc liệu) đến năm 2000, Việt Nam đã thống kê và su tầm đợc 3830 loài thuộc 296 họ thực vật đợc dùng làm thuốc. [1] Nh vậy, cây dợc liệu là loại cây vô cùng quý giá về giá trị chữa bệnh cũng nh giá trị kinh tế, trong số các cây dợc liệu có giá trị cao hiện nay nh sâm ngọc linh, sâm vũ diệp, tam thất, bạch chỉ, bạch truật, đơng quy . trong đó có cây ích mẫu. Trên thị trờng ích mẫu là một trong những dợc liệu đợc tiêu thụ lớn, theo số liệu điều tra của Phạm Thanh Huyền và cộng sự năm 2003 hàng năm tại thị trờng Lãn ông cung cấp khoảng 2,350 tấn, Nghĩa Trai 8,300 tấn. [1] 49 Theo công bố của Nguyễn Thợng Dong (Viện Dợc liệu) trên thế giới 15tỷ USD/năm các thị trờng lớn nh Mỹ 4 tỷ; châu Âu 2,4 tỷ, Nhật Bản 2,7tỷ và châu á khoảng 3 tỷ USD/năm.[1] Theo số liệu của Nguyễn Duy Thuần (Viện Dợc liệu) công bố trong Hội nghị dợc liệu toàn quốc tổ chức vào tháng 3 năm 2003, nhu cầu sử dụng dợc liệu ở nớc ta khoảng 50.000 tấn/năm phục vụ cho 145 bệnh viện y học cổ truyền, 242 khoa y học cổ truyền và xuất khẩu. [1] Cây ích mẫu là một cây mọc hoang dại song nó lại là một cây thuốc quý đã đợc biết đến từ nhiều đời nay nhất là trong trong các bài thuốc đông y. Hiện các bài thuốc có ích mẫu đợc chế biến dới nhiều dạng sản phẩm khác nhau nhng ít ngời mô tả đợc hình dạng, màu sắc của cây ích mẫu một cách cụ thể và nhất là các đặc điểm sinh vật học quan trọng liên quan đến công tác chọn giống. Mặc dù cây ích mẫu đợc trồng trong nhân dân nhng nó vẫn đợc thu hoạch theo kiểu thu hái hoang dại trong công tác trồng trọt và chế biến vẫn chỉ là theo kinh nghiệm. Do đó nguồn tài nguyên thiên nhiên này bị thu hẹp dần nên ít có khả nằng khai thác tự nhiên còn các cây trồng thì năng suất không cao. Vì vậy chúng ta cần phải quan tâm đến công tác chọn giống để đa vào sản xuất hàng hoá loại cây này. Từ năm 1966, Trung tâm nghiên cứu trồng và chế biến cây thuốc Hà Nội đã thu thập các giống cây ích mẫu ở các nơi về trồng và nghiên cứu để trở thành một nguồn dợc liệu có giá trị cao cung cấp cho các bệnh viện y học cổ truyền, các khoa y học cổ truyền . và các xí nghiệp chế biến đông dợc. Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, nhu cầu sử dụng thuốc cổ truyền hiện đang đợc quan tâm chú ý, do đó mà cây ích mẫu và các cây thuốc quý khác đang đợc quan tâm phát triển. Cây ích mẫu tên khoa học là: Leonurus heterophullus Sweet thuộc họ hoa môi: Lamiaceae. Là loại cây thuốc nam quan trọng đối với sức khoẻ của con ngời nhất là đối với phụ nữ. Để duy trì và phát triển cây thuốc quý này các 49 nhà khoa học cần quan tâm đến công tác chọn và tạo giống mới cho cây ích mẫu để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất hàng hoá và xuất khẩu, thúc đẩy phát triển kinh tế của đất nớc nói chung và thúc đẩy ngành y học nói riêng. Cây ích mẫu không chỉ đơn thuần là một cây thuốc có ý nghĩa trong việc chăm sóc sức khoẻ con ngời. Đặc biệt là đối với ngời phụ nữ khi sinh nở mặt khác cây ích mẫu còn là một loại cây có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao trong thời kỳ kinh tế mở. Nh hiện nay nếu chúng ta những nhà khoa học của ngành nông học có thể tuyển và chọn tạo ra đợc giống ích mẫu có năng suất cao, chất lợng tốt, có khả năng thích ứng trồng trên các loại đất và trong tất cả các vụ trong năm thì một hớng mới sẽ mở ra đó là tạo đợc một vùng trồng nguyên liệu dợc phẩm quý phục vụ cho đất nớc và phục vụ cho cả các nớc có nhu cầu, tạo đợc hiệu quả kinh tế cho nông dân. Xuất phát từ những yêu cầu thiết thực chính đáng và tiềm năng kinh tế của cây ích mẫu nên chúng tôi tiến hành đề tài: "Đánh giá đặc điểm nông sinh học cây ích mẫu (Leonurus heterophullus Sweet) phục vụ công tác chọn giống ở Việt Nam". Trong đề tài này chúng tôi tập trung đi sâu vào nghiên cứu các đặc điểm sinh học của cây ích mẫu phục vụ cho công tác chọn giống. 2. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1. ý nghĩa khoa học Đánh giá đặc điểm sinh học: cấu tạo thân lá, hoa, cành .mẫu phục vụ công tác chọn giống cây ích mẫu. Đánh giá đặc điểm nông học: chiều cao cây, số cành, số nhánh, cân nặng . và các yếu tố cấu thành năng suất để phục vụ công tác chọn tạo giống cây ích mẫu. 49 2.2. ý nghĩa thực tiễn - Chọn tạo đợc giống ích mẫu có năng suất cao chất lợng tốt phục vụ cho y học cổ truyền và phát triển kinh tế nông thôn. - Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu đặc điểm sinh học cây ích mẫu tìm phơng pháp thích hợp cho công tác chọn giống. - Chọn tạo đợc các giống ích mẫu phù hợp với điều kiện canh tác của ngời dân và có năng suất cao chất lợng tốt. 3. Mục tiêucủa đề tài - Nghiên cứu đánh giá các đặc tính sinh học của cây ích mẫu. - Nghiên cứu đánh giá các đặc tính nông học của cây ích mẫu. - Bớc đầu tập hợp vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn giống. - Sơ bộ chọn lọc các giống ích mẫu có chất lợng tốt. 49 chơng I Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Công tác chọn giống cây trồng đều dựa trên các nguyên lý di truyền nhân và di truyền tế bào chất, cơ sở khoa học chính của tính di truyền do Mendel khởi xớng năm 1866 và đợc chứng minh vào năm 1890. Trên cơ sở lý thuyết về nhiễm sắc thể, về thành phần và cấu trúc của gen, ngời ta đã đa ra hàng loạt các phơng pháp tạo giống hiện đại nh; lai xa, xử lý đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể, chọn giống tế bào trần, dung hợp tế bào và tổng hợp chuyển nạp lắp ghép các gen - kỹ nghệ di truyền. Trong công tác chọn giống thì 2 mặt cơ bản là sự biến động và chọn lọc. Sự biến động trong tính trạng là cái ta cần phải cải tiến và chọn lọc. Nếu trong quần thể tất cả các cây đều giống nhau thì không cần cải tiến đặc tính giống nhau đó và cũng khó mà chọn lọc đợc đặc tính giống nhau này. Trong trờng hợp đó, các nhà chọn tạo giống phải tạo ra các biến động hay là tạo ra những quần thể có những cá thể sai khác để từ đó chọn lọc và phân lập ra những cá thể mong muốn thích ứng tốt với điều kiện sinh thái cụ thể. Sự chọn lọc cá thể đều dựa trên cơ sở nhận biết những đặc tính bên ngoài nh bông to, hạt chắc và nhiều hay ít, lá dầy hay mỏng, cây cao hay thấp . tức là trên cơ sở quan sát kiểu hình [2]. Kiểu hình của một cá thể do kiểu gen và môi trờng quyết định. - Kiểu gen mà cây trồng đó mang (genotype) hay còn gọi là thành phần di truyền (heritable). - Môi trờng mà cá thể đó đang sinh sống (đất đai, phân bón, điều kiện thời tiết, khí hậu .), những thành phần này là tự nhiên luôn có biến động và ít có quy luật , không di truyền đợc (nonheritable cômpnents) gọi 49 là thành phần không di truyền. Nh vậy khi quan sát một cá thể ta phải luôn luôn nhớ rằng trong cá thể đó là một tập hợp của kiểu gen và môi trờng đợc thể hiện trong công thức:( Fanconer D.S., 1983).[3] P = G + E + GE Trong đó: P: là kiểu hình G: là kiểu gen E: là tác động môi trờng GE: là tơng tác kiều gen và môi trờng Trong các nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy sự sai khác giữa các cá thể trong quần thể giống cần chọn đợc coi trọng và đặt lên hàng đầu nh: NiLov (1936) đã thấy hàm lợng tinh dầu trong quần thể Lavanda dao động từ 0,5 - 11,3%; Nicolacv (1960) khi nghiên cứu quần thể bạc hà thấy tỷ lệ menthol trong tinh dầu bạc hà có từ 14% đến 92%; Đuey (1977) thấy hàm lợng dầu trong phôi cây ngô giống Burwhite giao động 4,3% - 19,6%; Sahoo và Dutta (1982) thấy hàm lợng tinh dầu trong sả hoa hồng dao động từ 0,067% - 0,670%; Gaur và cộng sự (1978) thấy hàm lợng Protein trong củ khoai tây đạt từ 0,51% - 0,96%. Theo Comstock và Robinson 1952, kiểu hình là những đặc tính quan sát hoặc đo đếm đợc nh chiều cao của cây, mầu sắc hoa, quả . Hoặc có thể biều diễn bằng một nhóm các đặc tính nh; hình dạng, mầu sắc, mùi vị . Mỗi đặc tính do một gen quy định hoặc một nhóm gen quy định. Nhng bản thân gen không tự sản xuất ra một đặc tính mà gen chỉ sản xuất ra các protein, nhng những protein hoạt động nh các enzym. Nh vậy chức năng đầu tiên của gen là sản xuất ra các enzym để gây ra những xúc tác đặc biệt 49 cho những phản ứng hoá sinh và kết quả cuối cùng là sự biểu hiện ra các đặc tính của cây trồng và đợc thể hiện bằng kiểu hình.[4] Mục đích của công tác chọn giống là chọn tạo ra đợc các giống mới có các đặc tính đặc trng về kinh tế, chất lợng tốt hơn giống cũ. Các đặc tính của cây trồng thờng có quan hệ với nhau theo nhiều hớng. Do đó khi chọn lọc các nhà chọn giống phải đồng thời chọn lọc ở nhiều tính trạng nhất là các tính trọng có tơng tác trực tiếp và mật thiết với các tính trạng mong muốn của nhà chọn giống. Thông thờng tính trạng này biểu hiện tốt thì tính trạng kia biểu hiện ở mức trung bình hoặc dới trung bình. Trong trờng hợp này buộc nhà chọn giống phản cân nhắc để chọn ra những cá thể sao cho thoả mãn đợc mục tiêu chọn giống không phải trên giá trị cụ thể của từng tính trạng mà phải dựa vào giá trị tổng thể của tất cả các tính trạng cần chọn. 1.1.1. Cơ sở lý luận Cây ích mẫu có tên gọi là nguyệt mẫu thảo, sung uất, phản hồn đơn, ích minh, xú thảo, sung uý, chói đen, Wormwoodlike motherwort, lions (Anh), agripaume (Pháp). [5], [6] Tên khoa học: Leonurus heterophyllus Sweet Thuộc họ hoa môi: Lamiaceae ích mẫu thuộc loại thực vật thân thảo sống 1 năm, cây cao từ 1 - 2 m, thân hình vuông có đờng lõm dọc, lá mọc ngay từ gốc chia 5 - 7 thuỳ, mỗi thùy có 2 - 3 răng ca, mặt lá màu xanh sẫm, mặt dới màu xanh nhạt, 2 mặt đều có lông nhung ngắn mọc dầy. Cuống lá dài 17 cm, có hoa mọc ở nách lá, hoa màu tím hồng hay màu hồng, quả khi còn non màu xanh nhạt, khi chín thành màu nâu sẫm, toàn thân cây lá hoa, hạt đều dùng làm thuốc. [5], [6] 49 Theo sách cổ, ích mẫu có tính chất vị cay, đắng, tính hơi hàn, có khả năng trục ức huyết và sinh huyết mới hoạt huyết điều kinh.[5] Về phân bố sinh thái: cây ích mẫu là cây mọc hoang dại nên phân bố rất rộng và ở Việt Nam có rất nhiều, ích mẫu đợc phân ra các loài: Loài ích mẫu mùa đông, loài ích mẫu mùa xuân, loài ích mẫu mùa hạ. 1.1.2. Phân bố sinh thái cây ích mẫu Theo các tài liệu chi Leonurus L. trên thế giới có 8 loài, phân bố ở châu Âu, một phần ở châu á và châu Mỹ. Theo nghiên cứu của Viện Dợc liệu thì loài ích mẫu ở nớc ta chủ yếu là Leonurus hetrophylluss sweet.[5],[7], [8] 1.1.3. Cơ sở thực tiễn nghiên cứu các đặc điểm sinh học 1.1.3.1. Cơ sở khoa học của công tác chọn giống Nh chúng ta đã biết chọn tạo giống cây trồng là chọn lọc từ các biến dị tự nhiên cũng nh nhân tạo có trong quần thể để tạo ra giống mới. Công việc quan trọng của chọn giống là khả năng quan sát, óc phán đoán nhằm phát hiện ra những biến dị có lợi đem lại nguồn giá trị kinh tế cao và phù hợp với điều kiện canh tác của vùng sản xuất nhng phải đảm bảo đợc tính biến dị và tính ổn định của một giống cây trồng.[9], [10] Mục tiêu và chiến lợc của công tác chọn giống là chọn tạo đợc giống có năng suất cao, có chất lợng tốt về dinh dỡng, chất lợng thơng phẩm và chất lợng dợc phẩm, khả năng chống chịu sâu bệnh và các điều kiện bất thuận của tự nhiên. Đặc biệt là các nhà chọn giống chọn tạo đợc các giống có đặc tính sinh học đáp ứng đợc nhu cầu của sản xuất và ngời tiêu dùng: chiều cao cây, độ to nhỏ, thời gian sinh trởng, khả năng thu hoạch chế biến và bảo quản. Muốn vậy các nhà nông học phải nắm vững đợc các đặc điểm hình thái, đặc tính sinh lý, đặc tính di truyền cũng nh 49 các tính trạng về chống chịu sâu bệnh, tính thích ứng của cây với môi trờng xung quanh hay nói cách khác khoa học là phải nắm đợc quy luật di truyền và các gen quy định tính trạng mong muốn. .[9], [10] Theo các nhà di truyền học thì nhiềm vụ quan trọng của chọn giống là biết đợc tính biến dị di truyền và tính di truyền của loài cũng nh của cá thể. Ngày nay các nhà di truyền học đã khám phá và phát hiện về thông tin di truyền của một số đối tợng trên gen, nhiễm sắc thể và các mối tơng quan của gen với môi trờng xung quanh, cơ chế phát sinh các tái tổ hợp di truyền, sự ổn định hay đột biến của gen. Từ thuyết di truyền, cơ sở di truyền và bảo tồn nòi giống để tìm ra phơng thức lai tạo tối u nhất, phù hợp với đối tợng cụ thể nhằm tạo ra giống có hiệu quả cao theo mong muốn của con ngời. Muốn chọn tạo đợc giống tốt theo mong muốn ngời ta phải biết đợc gen quy định tính trạng hoặc các gen có ảnh hởng đến tính trạng, theo các nhà di truyền học thì ý nghĩa của di truyền đối với chọn giống và sự phát triển của nền nông nghiệp hiện đại là gen Điểm trọng yếu trong phơng pháp luận của nó là tính cơ bản và tổng hợp, tính chính xác và cụ thể, đồng thời cũng trừu tợng và phức tạp. [10] Để nghiên cứu chọn giống chúng ta phải nắm vững đợc tính di truyền, những biến dị di truyền của các kiểu gen và đặc biệt là hình thức sinh sản của cây vì hình thức sinh sản của cây nói lên tính chất di truyền của kiểu gen đặc trng cho mỗi quần thể. Đối với các thực vật nói chung và đối với cây nông nghiệp nói riêng đều có các hình thức sinh sản sau:[10] + Kiểu sinh sản sinh dỡng tự nhiên gồm có sinh sản sinh dỡng thân rễ, sinh sản bằng bồ, sinh sản bằng giò, sinh sản bằng củ, sinh sản thai sinh, sinh sản bằng chồi phụ và sinh sản khúc thân. + Kiểu sinh sản sinh dỡng nhân tạo gồm có sinh sản bằng hình thức giâm cành, chiết, ghép hoặc sinh sản bằng nuôi cấy mô tế bào. 49 + Kiểu sinh sản vô tính: sinh sản từ một tế bào đơn độc gọi là bào tử. + Kiểu sinh sản hữu tính gồm có sinh sản hữu tính đẳng giao, sinh sản hữu tính, sinh sản hữu tính noãn giao. Đối với cây ích mẫu thuộc loại cây sinh sản hữu tính, trên hoa có phân chia vòi nhị và bầu nhuỵ rõ ràng. Do đó phải nghiên cứu rất kỹ về các đặc tính cấu tạo hoa nhằm phục vụ cho công tác chọn giống. Cây ích mẫu thuộc loại cây hạt kín nên có các hạt nằm trong bầu nhuỵ, đợc cấu tạo gồm cánh hoa, lá đài, nhị đực và nhuỵ, các cánh hoa lộ toàn bộ và đính trên tràng hoa. Cơ quan đực là nhị gồm có bao phấn và chỉ nhị, nhuỵ là bộ phận cái gồm có vòi nhuỵ, bầu nhuỵ và lá noãn. Do là cây sinh sản hữu tính nên quá trình thụ phấn thụ tinh của hoa phụ thuộc rất nhiều vào hình thức thụ phấn nh thụ phấn nhờ gió, thụ phấn nhờ sâu bọ, côn trùng. 1.1.3.2. Những thành tựu về chọn giống trong nông nghiệp đ đạt đợc hiện nay Đối với lúa, các nhà khoa học đã phân biệt đợc trong chi Oryza có khoảng 22 loài và đã phân chia theo tính trạng của loài theo các đặc điểm di truyền nh hình thái lá, chiều cao cây, số lạt, sức đẻ nhánh, lông trên vỏ trấu, thời gian sinh trởng và quang chu kỳ Đặc biệt là các nhà khoa học đã phát hiện đợc các gen quy định tính trạng ở lúa nhất là các gen có tính chống chịu nh các gen đợc ký hiệu Xa1, Xa2, Xa7 có khả năng chống chịu bệnh bạc lá. Từ các cơ sở khoa học khi tiến hành phẫu thuật hoa lúa và cơ sở khoa học của hình thức sinh sản của lúa các nhà khoa học đã đạt đợc rất nhiều thành công trong nghiên cứu về lúa: tạo ra các giống lúa thuần, tạo ra các giống lúa lai 2 dòng, lúa lai 3 dòng điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao năng suất và hiệu suất sử dụng đất cho phù hợp với điều kiện canh tác từ thô sơ đến hiện đại nh hiện nay. Đặc biệt từ khi các nhà 49 . các đặc điểm sinh học của cây ích mẫu phục vụ cho công tác chọn giống. 2. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1. ý nghĩa khoa học Đánh giá đặc điểm. Đánh giá đặc điểm sinh học: cấu tạo thân lá, hoa, cành .mẫu phục vụ công tác chọn giống cây ích mẫu. Đánh giá đặc điểm nông học: chiều cao cây, số cành,