Nghiên cứu đặc điểm lâm học và mức độ đa dạng về di truyền của cây quế thanh hóa (cinnamomum cassia blume) tại thanh hóa​

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, cơng trình đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn TS Phạm Minh Toại TS Nguyễn Văn Thịnh Các số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác, có sai tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2016 Tác giả luận văn Long Thị Minh Nguyệt ii LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp theo chƣơng trình đào tạo Thạc sĩ 2014-2016 Lời đầu tiên, cho phép đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hƣớng dẫn TS Phạm Minh Toại TS Nguyễn Văn Thịnh dành nhiều thời gian công sức giúp đỡ q trình thực Luận văn Tơi nhận đƣợc giúp đỡ tận tình thầy giáo, cán nhân viên khoa Sau Đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Để hồn thành luận văn, c ng nhận đƣợc giúp đỡ tài liệu, nơi thực tập Ban quản lý khu bảo tồn Thiên nhiên Xuân Liên, phòng chức huyện Thƣờng Xn- Thanh Hóa Tơi xin cảm ơn tất giúp đỡ quý báu Xin chân thành cảm ơn anh chị công tác Phòng Lâm Sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Viện Di truyền Nông Nghiệp hỗ trợ giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến ngƣời thân gia đình bạn bè gần xa động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2016 Tác giả luận văn Long Thị Minh Nguyệt iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm học 1.1.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền Quế 1.2 Ở Việt Nam 15 1.2.2 Một số nghiên cứu Quế 20 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 24 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 24 2.2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 24 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 24 2.3 Nội dung nghiên cứu 24 2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm học loài Quế 24 2.3.2 Đánh giá đa dạng di truyền giống Quế 24 2.3.3 Đề xuất số giải pháp nhằm bảo tồn phát triển Quế Thanh Hóa 24 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 iv 2.4.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm học 24 2.4.2 Phƣơng pháp đánh giá đa dạng di truyền Quế 32 Chƣơng ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36 3.1 Điều kiện tự nhiên 36 3.1.1 Vị trí địa lý 36 3.1.2 Địa hình 36 3.1.3 Khí hậu 37 3.2 Tài nguyên thiên nhiên 37 3.2.2 Tài nguyên rừng 37 3.2.3 Tài nguyên biển 38 3.2.4 Tài nguyên khoáng sản 39 3.2.5 Tài nguyên nƣớc 39 3.3 Nguồn nhân lực 39 3.3.1 Dân số 39 3.3.2 Lao động 40 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 4.1 Đặc điểm lâm học loài Quế 41 4.1.1 Đặc điểm sinh vật học, sinh thái học, hình thái vật hậu 41 4.1.2 Nghiên cứu số đặc điểm cấu trúc tầng cao 45 4.1.3 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc Quế tái sinh 60 4.2 Đánh giá đa dạng di truyền Quế 66 4.2.1 Kết tách chiết ADN tổng số 66 4.2.2 Kết phân tích đa dạng di truyền, xác định mối quan hệ di truyền 32 mẫu giống Quế 66 4.3 Đề xuất số giải pháp nhằm bảo tồn phát triển Quế Thanh Hóa 76 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu D1.3 Dt Hvn Hdc N OTC ODB r R2 S2 ̅̅ vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng 2.1 Phiếu mô tả đặc điểm hình thái lồi Quế 2.2 Biểu điều tra tầng cao 2.3 Biểu điều tra tái sinh 2.4 Danh sách 32 mẫu giống Quế nghiên cứu 2.5 Thành phần phản ứng PCR-RAPD 2.6 Chu trình chạy PCR-RAPD 4.1 4.2 4.3 Phân bố thực nghiệm số theo đƣờng kín khu vực nghiên cứu Phân bố N/D1.3 Quế khu vực nghiên Phân bố thực nghiệm số theo chiều cao khu vực nghiên cứu 4.4 Nắn phân bố N/Hvn Quế khu vực ng 4.5 Tƣơng quan Hvn/D1.3 Quế khu vực 4.6 Tƣơng quan Dt/D1.3 Quế khu vực n 4.7 4.8 4.9 Phẩm chất nguồn gốc tái sinh vị trí khu vực nghiên cứu Bảng phân bố tái sinh theo cấp chiều cao c Quế khu vực nghiên cứu Phân bố tái sinh Quế vị trí khác t ngang khu vực nghiên cứu 4.10 Bảng thống kê số băng thu đƣợc m 4.11 Hệ số tƣơng đồng di truyền 32 mẫu Qu vii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình 4.1 Hình thái thân Quế Xuân Cao- 4.2 Rừng quế 20 tuổi – Vinh Quang, X 4.3 Hình thái Quế Xuân Cao - Thƣờ 4.4 Cành mang hoa, - khai thác Qu Thƣờng Xuân 4.5 Hạt Quế chín sau khai thác Xuân L 4.6 Biểu đồ thể phân bố N/D1.3 Q 4.7 Biểu đồ thể phân bố N/D1.3 Q 4.8 Biểu đồ thể phân bố N/D1.3 Q 4.9 Biểu đồ thể phân bố N/Hvn Q 4.10 Biểu đồ thể phân bố N/Hvn Q 4.11 Biểu đồ thể phân bố N/Hvn Q 4.12 Tái sinh hạt tái sinh chồi Q Thƣờng Xuân 4.13 Tái sinh Quế cấp chiều cao khác Nhân - Thƣờng Xuân 4.14 Ảnh điện di ADN tổng số 32 mẫu 4.15 Kết điện di sản phẩm RAPD-PCR cứu với đoạn mồi UBC728; (M: marke 4.16 Kết điện di sản phẩm RAPD-PCR cứu với đoạn mồi OPA12; (M: marker 4.17 Kết điện di sản phẩm RAPD-PCR cứu với đoạn mồi OPN20; (M: marker 4.18 Kết điện di sản phẩm RAPD-PCR cứu với đoạn mồi OPM12; (M: marker 4.19 Kết điện di sản phẩm RAPD-PCR cứu với đoạn mồi UBC701; (M: marke 4.20 Sơ đồ mối quan hệ di truyền m ĐẶT VẤN ĐỀ Quế (Cinamomum cassia Blume) loài đa tác dụng đƣợc trồng rộng rãi Việt Nam Trƣớc Quế đƣợc trồng tập trung Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam, Quảng Ngãi Tuy nhiên, mở rộng vùng trồng nên đến Quế đƣợc trồng nhiều tỉnh nƣớc ta nhƣ Cao Bằng, Bắc Kạn, Ninh Bình, Nghệ An, Quảng Bình, Khánh Hịa,… Sản phẩm Quế vỏ mặt hàng xuất có giá trị Từ xa xƣa “Sâm, Nhung, Quế, Phụ” vị thuốc bổ thuốc dân gian ông cha ta, tinh dầu Quế đƣợc dùng làm hƣơng liệu, chất thơm bánh kẹo, vỏ Quế đƣợc dùng thuốc để chữa số bệnh đƣờng tiêu hố, đƣờng hơ hấp, kích thích tuần hồn máu, lƣu thơng huyết mạch, làm cho thể ấm lên, chống lại giá lạnh làm chất sát trùng (Đỗ Tất Lợi,1970) [18] Gỗ Quế với vân thớ mịn, dễ gia công có mùi thơm thƣờng đƣợc sử dụng làm đồ thủ công mỹ nghệ cao cấp thị trƣờng Quế sản phẩm đƣợc đánh giá cao không nƣớc mà đƣợc thị trƣờng giới ƣa chuộng Quế đƣợc trồng Thanh Hóa chủ yếu huyện Thƣờng Xuân, Ngọc Lặc, Quan sơn, Lang Chánh, diện tích nhiều lớn Thƣờng Xuân tỉnh Thanh Hóa Tại tỉnh Thanh Hóa, vào năm 80 kỷ XX, huyện Thƣờng Xuân có 1.000 Quế, tập trung chủ yếu Lâm trƣờng Thƣờng Xuân rải rác hộ dân Sau năm 1986, diện tích Quế bị khai thác ạt, ngƣời dân không quan tâm đến trồng mới, với giá Quế bán thị trƣờng thấp nên Quế dần bị phá bỏ Đặc biệt, từ năm 2000 đến nay, giá Quế rẻ, nhiều hộ khai thác diện tích Quế cịn lại, khơng trồng mà chuyển sang trồng loại lâm nghiệp khác nhƣ Keo, Bạch đàn,… Bởi vậy, nhiều giống Quế quý ngày bị mai Theo thống kê Chi cục Phát triển Lâm nghiệp tỉnh Thanh Hóa, đến năm 2013, huyện Thƣờng Xn diện tích Quế khoảng 180 tập trung chủ yêu xã: Xuân Cao, Vạn Xuân, Xuân Chinh, Xuân Lẹ,…, Tuy nhiên, Quế trồng hộ dân mang tính tự phát, cách chăm sóc, khai thác, chế biến mang tính truyền thống, chƣa áp dụng tiến khoa học - kỹ thuật nên làm cho Quế suy thoái, hàm lƣợng tinh dầu không cao (Chi cục Phát triển Lâm nghiệp tỉnh Thanh Hóa [51]) Hiện nghiên cứu đối tƣợng Quế nƣớc ta chủ yếu tập trung vào mơ tả đặc điểm hình thái, phân bố, đặc điểm sinh lý, sinh thái, giá trị sử dụng Ngoài c ng có số nghiên cứu kỹ thuật nhân giống, chọn tạo giống có suất cao, kỹ thuật gây trồng, sơ chế tách chiết tinh dầu Quế Trong nƣớc ta có số xuất xứ Quế cho suất chất lƣợng dầu cao, điển hình nhƣ Quế đƣợc trồng Thanh Hóa Đây xuất xứ Quế phát triển theo hƣớng sản suất tinh dầu thành hàng hóa Nhƣng việc nghiên cứu đặc điểm lâm học c ng nhƣ xác định giá trị khai thác, phát triển nguồn gen xuất xứ Quế nƣớc ta chƣa đƣợc quan tâm mức Các nghiên cứu ứng dụng thị phân tử để nhận biết nguồn gen, xác định dòng/giống, nghiên cứu phát sinh lồi phân tích đa dạng di truyền chƣa đƣợc thực Do vậy, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm lâm học mức độ đa dạng di truyền lồi Quế hóa (Cinnamomum cassia Blume) Thanh Hóa” đƣợc tiến hành nhằm nâng cao suất, chất lƣợng tinh dầu khai thác tối ƣu tiềm rừng Quế, góp phần bảo tồn nguồn gen rừng phát triển kinh tế xã hội Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm học 1.1.1.1 Về đặc điểm hình thái, sinh thái, giá trị sử dụng Quế Ấn Độ (đƣợc gọi Teijat vùng Hindi) có tên khoa học Cinamomumtamala Ness loài nhỏ, thƣờng xanh Lá loài có vị nóng nhƣ hành mùi nhẹ nhƣ hạt tiêu Lá Quế Ấn Độ đƣợc sử dụng rộng rãi dân chúng vùng phía Bắc Ấn Độ nhƣ thứ gia vị chủ yếu để chế biến thức ăn cho ngƣời (Dẫn theo: Đỗ Tất Lợi, 1985) [19] Vỏ lồi Quế C.tamala ngun liệu loại gia vị có tên gọi Teijat đƣợc buôn bán thị trƣờng C tamala phân bố hầu hết vùng Himalaya nhiệt đới, cận nhiệt đới mở rộng đến vùng Đông Bắc Ấn Độ, đến độ cao 2.000m Loài c ng mọc Nêpal, Băng La Đét Myanma Trong thời gian 1994 – 1997, Baruah Nath xác định đƣợc taxon loài Cinnamomum là: C tamala, C bejolghota, C impressinervirum, C supuuratum taxon chƣa biết tên vùng đông Bắc Ấn Độ Các taxon đƣợc nhân dân vùng dùng làm gia vị Teijat (Akahil B Subhan C Nath., 2004) [32] Quế Inđơnêsia có tên khoa học C burmannii Nees hay Quế Java, Quế Fagot, Quế Padang, Quế Batavia, Quế Korintji, Quế Vera Quế Inđônêsia hay Quế cinamon vỏ khô Quế (C Burmannii) mọc vùng Inđônêsia – Malaysia đƣợc trồng làm hàng hóa bán đảo Timor Quế Inđonêsia có phân bố từ mặt biển đến độ cao 2.000m Trung tâm trồng Quế vùng Padang, độ cao từ 500 – 1.300m Một biến chủng loài có non màu đỏ sinh trƣởng độ cao vùng núi Korintji (còn gọi Kerinci) (Akahil B Subhan C Nath., 2004) [32] Ở Ấn Độ (cây Teijat), đƣợc thu hàng năm trẻ, khỏe luân phiên già yếu Lá thƣờng đƣợc bó thành bó, phơi nắng, đem bán Sản lƣợng khoảng – 19 kg/năm Trồng teijat phận hệ thống nông lâm kết hợp Ấn Độ (Dẫn theo: Đỗ Tất Lợi, 1985) [19] Loại có chất lƣợng tốt đƣợc buôn bán thị trƣờng giới với tên OTC 15: Model Sum R R Square 0.852 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandar B ln(D1.3) (Constant) OTC 16: Model Summ R R Square 0.884 The independent variable is D1.3 Sum of Squa Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardi Coefficients B ln(D1.3) (Constant) OTC 17: Model S R R Square 0.955 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstand B ln(D1.3) (Constant) OTC 18: Mod R R Sq 0.903 The independent variable is D1.3 Sum Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Uns Coe B ln(D1.3) (Constant) Tương quan đường kính 1.3 với đường kính tán OTC 01: Model Summar R R Square 0.993 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardized Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 02: Model Summ R R Square 0.977 The independent variable is D1.3 Sum of Squar Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardiz Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 03: Model Summary R R Square 0.994 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardized Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 04: Model Sum R R Square 0.989 The independent variable is D1.3 Sum of Squ Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficient B D1.3 (Constant) OTC 05: Model Sum R R Square 0.987 The independent variable is D1.3 Sum of Squ Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficient B D1.3 (Constant) OTC 06: Model Summa R R Square 0.965 The independent variable is D1.3 Sum of Square Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardize Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 07: R R Square 0.959 The independent variable is D1.3 Sum of Square Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardize Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 08: Model Summary R R Square 0.901 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardized Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 09: R 0.996 The independent variable is D1.3 Regression Residual Total The independent variable is D1.3 D1.3 (Constant) OTC 10: Model Sum R R Square 0.991 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandar B D1.3 (Constant) OTC 11: Model R R Squar 0.959 The independent variable is D1.3 Sum of Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstan Coeffici B D1.3 (Constant) OTC 12: Model Sum R R Square 0.978 The independent variable is D1.3 Sum of Squ Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 13: R 0.91 The Regression Residual Total The D1.3 (Constant) OTC 14: Model Sum R R Square The independent variable is D1.3 Sum of Squa Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 15: Model Sum R R Square 0.879 The independent variable is D1.3 Sum of Squ Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 16: Model Sum R R Square The independent variable is D1.3 Sum of Squa Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandard Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 17: Model Summ R R Square 0.998 The independent variable is D1.3 Sum of Squar Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardize Coefficients B D1.3 (Constant) OTC 18: Model Summary R R Square 0.945 The independent variable is D1.3 Sum of Squares Regression Residual Total The independent variable is D1.3 Unstandardized Coefficients B D1.3 (Constant) Mẫu hóa chất để phân tích đa dạng di truyền STT Ký hiệu XC11 XC01 XL03 XC02 XC07 XC18 XC14 XC24 XC25 10 XL01 11 XL04 12 XL07 13 TX01 14 NP01 15 XCM07 16 YN6 17 VX12 18 XCH20 19 YB01 20 YB02 21 NA01 22 NA02 23 LC 02 24 NL02 25 NL01 26 NX01 27 CT02 28 BT01 29 TT02 30 LC 021 31 NX03 32 TT01 Danh sách mồi RAPD sử dụng nghiên cứu STT Tên mồi OPA1 OPA3 OPA4 OPA5 OPA6 OPA9 OPA12 OPA15 OPA18 10 OPA19 11 OPC1 12 OPC2 13 OPC4 14 OPC5 15 OPC10 16 S201 17 S202 18 S208 19 S216 20 OPM9 21 OPM12 ... dòng/giống, nghiên cứu phát sinh lồi phân tích đa dạng di truyền chƣa đƣợc thực Do vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu đặc điểm lâm học mức độ đa dạng di truyền lồi Quế hóa (Cinnamomum cassia Blume) Thanh Hóa? ??... dung nghiên cứu 2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm lâm học loài Quế - Đặc điểm hình thái, vật hậu đặc điểm sinh thái loài Quế - Nghiên cứu số đặc điểm cấu trúc tầng cao rừng trồng Quế - Nghiên cứu đặc điểm. .. nghiên cứu Loài Quế trồng loài, khác tuổi 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nội dung: Nghiên cứu đặc điểm lâm học mức độ đa dạng di truyền Phạm vi khơng gian: Huyện Thƣờng Xn- Tỉnh Thanh Hóa Phạm