Hình thái giải phẫu so sánh các loài mướp ta (luffa cylindrica (l ) roem), dưa chuột (cucumis sativus l ), dưa hấu (citrullus latanus mats et nakai), dưa gang (citrullus melo l )

Lời cảm ơn Đề tài Hình thái giải phẫu so sánh các loài mớp ta(Luffa cylindrica (L).Roen), Da chuột(Cucumis sativus L.), Da hấu(Citrullus latanus Mats et Nakai), Da gang(Cucumis melo L.) đợc thực hiện tại Thành phố Vinh và các vùng phụ cận từ tháng 10/2004 đến 04/2005. Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này tôi đã nhận đợc rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Sinh. Trớc tiên tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới giảng viên chính Nguyễn Văn Luyện, ngời thầy luôn tận tình giúp đỡ tôi từ những bớc đi đầu tiên trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học. Tôi xin chân thành cảm ơn BCN Khoa Sinh đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo trong tổ Thực vật học đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi về kỹ năng cũng nh cơ sở vật chất và các thiết bị cần thiết để tôi thực hiện đề tài này. Xin chân thành cảm ơn các học viên cao học 11 12 Thực vật bậc thấp và bậc cao đã giúp đỡ tôi làm việc trong suốt thời gian qua. Cảm ơn bạn bè, ngời thân đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành đề tài này. Vinh, tháng 04 năm 2005. Tác giả Vũ Văn Huy 1 Mở đầu I. Đặt vấn đề Thực vật xuất hiện khi trái đất còn rất sơ khai. Nó trải qua quá trình tiến hoá lâu dài theo điều kiện tự nhiên của trái đất, nó đóng vai trò quan trọng đối với sự sống trên trái đất mà nhất là đối với con ngời, nó cung cấp những sản phẩm quý giá nh : Tinh bột, dầu béo, vitamin, đờng và các loại thuốc chữa bệnh [3]. Ngoài ra nó còn cung cấp các nguyên liệu dùng trong công nghiệp nh : cao su, gỗ, tinh dầu, nhựa [3]. Dù trực tiếp hay gián tiếp thì nó đều góp phần xây dựng, cải thiện đời sống con ngời. Ngày nay, để khai thác nguồn lợi thực vật con ngời đã và đang đi sâu vào nghiên cứu, khám phá các giá trị của các loại thực vật đa vào đời sống. Theo điều tra của các nhà khoa học, cho đến nay đã có trên 2000 loài thực vật đã đợc con ngời sử dụng làm thực phẩm, làm thuốc chữa bệnh, làm cây cảnh phục vụ cho đời sống và phát triển kinh tế, trong số đó các loài cây thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae) nh : da hấu, da chuột, da gang, bầu, bí, mớp, gấc,Đây là một phần nhỏ của giới thực vật nhng chúng đóng góp và cung cấp cho loài ngời chúng ta lợng sản phẩm rất lớn và có ý nghĩa về mặt kinh tế cao. Họ này có khoảng 120 chi và trên 1000 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của cả hai bán cầu. ở nớc ta có trên 20 chi và gần 50 loài, phần lớn là những loài cây cho quả ăn hoặc làm rau xanh, một số cho hạt. Nớc ta nằm gọn trong vùng nhiệt đới nên đây là điều kịên tốt cho họ bầu bí phát triển. Về phơng diện kinh tế thì họ bầu bí là một họ quan trọng góp phần thay thế cho nhiều loại rau xanh cũng nh cung cấp trữ l- ợng lớn về quả hạt có chứa nhiều chất dinh dớng, quả của chúng đợc dùng để chế biến ra nhiều loại nớc giải khát và các sản phẩm khác nh : dầu gấc, Các loại thờng đợc chế biến : da hấu, da gang, da bở, da chuột, bầu, bí, gấc. 2 ở các địa phơng vùng ngoại ô Thành phố Vinh -Nghệ an nhân dân ở đây đã qui hoạch cũng nh trồng trong vờn nhà rất nhiều loài cây thuộc loại bầu bí nhằm phục vụ đời sống. Các loại cây này tất gần gũi với ngời dân song việc nghiên cứu về chúng còn ít, tức là các nhà nghiên cứu chỉ mới mô tả về hình thái và dựa vào các đặc điểm về hình thái để phân biệt các chi, các loài trong họ, hầu nh về mặt giải phẫu thì một vài đại diện đợc sử dụng để làm mẫu vật giải phẫu cho các bài thực hành về cấu trúc thân, rễ, lá nh cây bí ngô (Cucurbita pepol.). Việc dựa đặc điểm hình thái để phân loại phần nào cha nói lên đợc mối quan hệ họ hàng giữa các cho trong họ. Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành đề tài : Hình thái giải phẫu so sánh các loài mớp ta(Luffa cylindrica (L).Roen, Da chuột (Cucumis sativus L.), Da hấu(Citrullus latanus Mats et Nakai), Da gang(Cucumis melo L.) II. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu những đặc điểm hình thái, cấu tạo giải phẫu giống và khác nhau giữa các loài và các chi đợc nghiên cứu trên cơ sở đó có thể xác định mối quan hệ họ hàng giữa các chi và mức độ tiến hoá của các chi trong họ - Phát hiện những đặc điểm thích ứng sinh thái của các chi trong họ, từ đó có những đề xuất về kỹ thuật gieo trồng các loài có giá trị kinh tế cao trong họ bầu bí (Cucurbitaceae). Chơng I Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở Việt nam và trên thế giới I. Trên thế giới Họ bầu bí (Cucurbitaceae) có tới 120 chi và trên 1000 loài. Đây là họ tơng đối lớn đã đợc các tác giả đề cập đến song cha đợc nghiên cứu kỹ về giải phẫu bên trong, mới chỉ mô tả về hình thái bên ngoài. 3 Trong sách cổ của Trung quốc nh : Hạ Tiểu Chính (cách đây hơn 3000 năm ) đã mô tả hình thái và các giai đoạn sống của nhiều loại cây. Suscơruta viết vào thế kỷ XI trớc Công Nguyên đã mô tả hình thái của 760 loài cây thuốc. Sách kinh thi (cách đây gần 3000 năm) đã mô tả hình thái và các giai đoạn sống của nhiều loại cây trong đó có nhiều loại cây thuộc loại bầu bí. Théophraste (371 286 trớc Công Nguyên) đã viết nhiều sách về thực vật nh Lịch sử thực vât, Nghiên cứu về cây cỏ. Trong các sách đỏ lần đầu tiên đề cập đến các dẫn liệu có hệ thống về hình thái, cấu tạo của cơ thể thực vật cùng với cách sống, cách trồng cũng nh công dụng của nhiều loại cây. Vì cha có phơng tiện để phân tích cấu trúc bên trong nên trong một thời gian ngời ta đã phải dùng các đặc điểm hình thái của cây để phân loại. Bởi vậy lịch sử phát triển của hình thái giải phẫu học thực vật cũng gắn liền với sự phát triển của phân loại học thực vật. Rober Hook ( thế kỷ thứ XVII ) đã phát minh ra kính hiển vi. Đây là bớc ngoặt lớn trong khoa học đã mở đầu cho một giai đoạn mới về nghiên cứu cấu trúc bên trong của cơ thể thực vật. Debarry vào năm 1877 cho xuất bản cuốn sách Giải phẫu, so sánh các cơ quan sinh dỡng của cây hai lá mầm nói chung và các cây thuộc họ bầu bí nói riêng. Nhờ sự phất minh ra kính hiển vi điện tử ngời ta nghiên cứu cấu trúc siêu hiển vi của tế bào. Kết quả nghiên cứu giải phẫu của nhiều tác giả trên thế giới đã đợc tập hợp lại trong một cuốn sách : Giải phẫu các cây hai lá mầm và một lá mầm của Met Campơ và Sancơ, Giải phẫu thực vật của Esâu, II. ở Việt Nam Việc nghiên cứu hình thái giải phẫu thực vật học còn ít. Có một số tác giả đã nghiên cứu và đề cập đến nh : Lê Khả Kế đã đề cập trong cuốn sách Thực vật đại cơng, tiếp đến là công trình nghiên cứu hình thái - giải phẫu thực vật của Hoàng Thị Sản Trần Văn Ba, ngoài ra còn có các công trình nghiên cứu thực vật học của Vũ Văn Chuyên (1970), Cao Thuý Chung (1975) và Nguyễn 4 Bá (1974 -1975). Nhìn chung các công trình nghiên cứu mới dừng lại ở mức tổng thể, đại cơng về lý luận. III. ở Nghệ An Tại trờng Đại học Vinh công trình nghiên cứu về thực vật đã đợc tiến hành nhiều năm nay. Các đề tài của giáo viên và sinh viên và các học viên cao học hàng năm phục vụ nghiên cứu và đào tạo. Từ năm 1980 đến 2004 có Nguyễn Văn Luyện, Nguyễn Thị Quý, Phạm Hồng Ban nghiên cứu về thực vật vùng đệm vờn Quốc gia Fù Mát. Ngô Trực Nhã, Nguyễn Thị Hạnh nghiên cứu về cây thuốc của đồng bào dân tộc Thái (Con Cuông), Hoàng Anh Dũng nghiên cứu thực vật vùng Môn Sơn ( Con Cuông) . Tuy vậy, việc nghiên cứu cụ thể một họ quan trọng và các loài trong họ nh họ bầu bí thì cha có tác giả nào đề cập đến. Chơng II Đối tợng, địa điểm, thời gian và phơng pháp nghiên cứu I. Đối tợng nghiên cứu Nghiên cứu hình thái giải phẫu các cơ quan nh thân, rễ, lá các cây trởng thành (hoa, quả) của một số cây đặc trng trong họ nh : Mớp ta, Da chuột, Da hấu, Da gang, ở Thành phố Vinh và các vùng phụ cận. II. Địa điểm nghiên cứu Các mẫu nghiên cứu đợc thu tại Thành phố Vinh và một số vùng phụ cận nh- : Hà Tĩnh, Nghi lộc. III. Thời gian nghiên cứu Nhận đề tài từ ngày 06 tháng 10 năm 2004, hoàn thành vào đầu tháng 05 năm 2005. IV. Phơng pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi sử dụng những phơng pháp sau : 5 1. Phơng pháp thu mẫu ngoài thực địa Chúng tôi tiến hành thu mẫu ở Thành phố Vinh và các vùng phụ cận nh Nghi Lộc, Hà Tĩnh. 1.1. Cách thu mẫu Chọn những mẫu cây trởng thành có hoa, quả và các mẫu tơng đối đồng đều với nhau. Mẫu thu phải có đầy đủ các cơ quan nh : rễ, thân, lá, hoa, quả. Khi lấy mẫu chúng tôi ghi chép lại những đặc điểm những hình thái dễ mất, sau đó chụp ảnh mẫu vật, ta cho vào túi polyetylen hoặc bao tải đa về để xử lý mẫu tơi và làm tiêu bản giải phẫu. 1.2. Quan sát mẫu và đo kích thớc bên ngoài Chúng tôi quan sát trực tiếp bằng mắt thờng và bằng kính lúp cầm tay để quan sát, dùng thớc mét thông thờng để đo chiều dài của mẫu vật. 1.3. Xử lý mẫu Mẫu thu về đợc xử lý bằng cồn 90 0 hoặc foocmôn 5% và một phần đợc giải phẫu và nghiên cứu luôn trong phòng thí nghiệm. 2. Phơng pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Mẫu thu về đợc xử lý dùng để giải phẫu sau ta tiến hành làm tiêu bản để quan sát. 2.1. Phơng pháp giải phẫu Chúng tôi chủ yếu dùng lỡi dao lam, dao cắt hoa quả thông thờng để tiến hành giải phẫu các cơ quan ( rễ, thân, lá ) theo lát cắt ngang. Lát cắt ngang thật mỏng đạt tiêu chuẩn thì quan sát mới hiệu quả. 2.2. Phơng pháp làm tiêu bản hiển vi ( Theo Hoàng Thị Sản Hình thái giải phẫu học thực vật nhà xuất bản Giáo Dục, Nguyễn Bá Sách hỡng dẫn thực hành thực vật nhà xuất bản Giáo Dục năm 1962). * Làm tiêu bản hiển vi tạm thời : Lau sạch phiến kính, lá kính sau nhỏ một giọt nớc Glyxerin hoặc nớc cất giữa phiến kính, sau đó ta đặt mẫu vật cần quan sát vào giữa giọt chất lỏng đó, đậy lá kính lại và đa lên quan sát trên kính hiển vi. 6 * Làm tiêu bản hiển vi cố định : Để giữ tiêu bản giải phẫu trong thời gian dài, chúng tôi tiến hành làm tiêu bản cố định mẫu vật. Thông thờng dùng Bomcanađa pha loãng trong Xylen với tỷ lệ 2/1 hoặc 1/1 để làm môi trờng cố định vi mẫu. Cách làm : Sau khi cắt vi phẫu (mẫu vật) phải ngâm và tẩy sạch bằng nớc Javen rồi dùng axit axetic loãng để rửa mẫu, sau đó rửa lại bằng nớc cất, ngâm mẫu vật vào trong cồn 15 đến 20 phút sau chuyển sang ngâm cồn 96 0 cùng thời gian trên. Sau chuyển vào Xilen nguyên chất 2 lần, mỗi lần 10 phút. Gắn tiêu bản : Nhỏ lên phiến kính một giọt Bomcananđa sau đó đa mẫu vật đợc xử lý (có thể nhuộm đơn hoặc nhuộm kép) vào giữa giọt Bomcanađa sau đậy phiến kính lại và để nơi khô ráo thoáng mát. 2.3. Phơng pháp nhuộm kép bằng đỏ Cacmin và Xanhmetylen Các bớc tiến hành : * Ngâm mẫu vật vừa cắt vào trong nớc Javen 15 dến 20 phút. * Rửa trong nớc axit axetic 1% trong 2 phút để tẩy sạch hypoclorit có trong nớc Javen. * Rửa thật kỹ lại bằng nớc cất ít nhất 3 lần. * Ngâm lát cắt trong Xanhmetylen từ 1 đến 5 giây. * Rửa bằng nớc cất từ 2 đến 5 phút. * Ngâm trong đỏ Cacmin từ 15 đến 20 phút. * Rửa nớc cất thật kỹ sau đó ta lên kính bằng nớc Glyxerin. 3. Phơng pháp đo, đếm, chụp ảnh trên kính hiển vi 3.1. Phơng pháp đo, đếm trên kính hiển vi Để đo đếm trên kính hiển vi trớc hết ta phải có dụng cụ cơ bản sau : - Trắc vi thị kính. - Trắc vi vật kính. Kích thớc của các tế bào, các mô hay các bó mạch của các cơ quan thân, rễ, lá đều đợc tính bằng micromet, đo trên kính hiển vi có độ phóng đại khác nhau tuỳ từng loại mẫu vật ta cần quan sát. 7 * Thớc đo vật kính ( trắc vi vật kính). Thớc dài 1mm đợc chia thành 100 phần bằng nhau ( mỗi phần ứng với 0.01mm hay 10 micromet) gắn trên một phiến kính và đợc đậy kín bằng một lá kính tròn. * Thớc đo thị kính (trắc vi thị kính) có 2 loại . Loại 1 : Loại nhỏ (kiểu Đức) là một miếng kính tròn ở giữa có khắc một thớc dài 10mm đợc chia ra 100 phần bằng nhau. Đờng kính của thớc nhỏ hơn đờng kính trong của ống thị kính, thớc đợc đặt trong ống thị kính. Loại 2 : Loại to, loại này đợc gắn vào đầu ống thị kính của kính hiển vi. Thớc đo thị kính này gồm một thị kính 15 X và những bộ phận để đo, một kính cố định (có khắc 8 vạch từ 0 đến 8, mỗi vạch cách nhau 1mm) và một kính di động ( có khắc 2 vạch chéo hình chữ X và hai đoạn vạch song song). Kính di động liên quan đến ốc điều chỉnh chia 100 vạch bằng nhau. Khi vặn ốc xoay hết một vòng nghĩa là hết 100 vạch thì kính di chuyển đợc 1mm và khi vặn đi một vạch thì sẽ chuyển dịch đợc 0.01mm. 3.2. Cách đo Phải xác định độ dài mỗi vạch trên thớc đo thị kính (độ dài của vạch thay đổi khi thay đổi độ phóng đại của kính) . Để xác định độ dài của mỗi vạch ta đặt thớc đo của vật kính lên mâm kính, lắp thớc đo thị kính vào kính hiển vi quan sát trong trờng kính và điều chỉnh cho hai thớc đo song song nhau, gần chập vào nhau. Điều chỉnh để một vạch của thớc đo thị kính trùng với một vạch nào đó của thớc đo vật kính, tìm một vạch nào đó cũng trùng nh vậy ở cả hai thớc đo. Bỏ trắc vi vật kính ra, thay vào đó là mẫu vật cần quan sát. Kích thớc của vật bằng số vạch nhân với trị số của mỗi vạch ( theo phơng pháp đo của Pausenva (1970) [7] ). Ví dụ : Với vật kính 10 X : Ta thấy 30 khoảng của trắc vi thị kính trùng với 20 khoảng của trắc vi vật kính nên trị số của mỗi vạch trên trắc vi thị kính là : (20*10)/30 = 6.66 ~ 6.7 (àm). 8 Với vật kính 40X :Ta thấy 60 khoảng của trắc vi thị kính trùng với 10 khoảng của trắc vi vật kính nên trị số của mỗi vạch trên thớc đo thị kính là : ( 10*10)/60 = 1.66 ~ 1.7 (àm). 3.3. Sử dụng các tham số thống kê Chúng tôi sử dụng các tham số thống kê ( Đào Hữu Hồ, Xác suất thống kê, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội 1996). * Trung bình cộng mẫu : * Độ lệch chuẩn : Trong đó : X TB Là giá trị trung bình của mẫu X i Là giá trị của mẫu n Là số mẫu đợc xử lý 3.4. Phơng pháp đo, đếm khí khổng trên kính hiển vi Nh trắc vi ở trên : ở độ phóng đại 400 lần, một vạch của trắc vi thị kính trùng với 10 khoảng của trắc vi vật kính nên trị số của mỗi vạch là: (10*10)/60 = 1.66 ~ 1.7 (àm), thớc đo thị kính = 100 vạch = 100*1.7 = 170 (àm). Bán kính của trắc vi thị kính = 85 (àm) suy ra S = *r 2 = 3.14*85 2 = 22685àm 2 = 0.02268 mm 2 . (với 1mm 2 =10 6 àm ) Vậy cứ một diện tích là 0.02268 mm 2 có a khí khổng. Suy ra có a/0.02268 (khí khổng). 3.5. Phơng pháp chụp ảnh qua kính hiển vi 9 n X X i TB = ( ) n XX DS TBi = 2 (Với n<25) ( ) 1 2 = n XX DS TBi (Với n>25) Chọn tiêu bản đẹp rõ nét nhất để chụp ảnh. Tổng hợp số liệu, lập bảng so sánh về kích thớc số lợng, độ mở khe lỗ khí khổng của các cây khác nhau. Chơng III Điều kiện tự nhiên - xã hội và nhân văn vùng nghiên cứu I. Vị trí địa lý Thành phố Vinh có diện tích 6433.1 ha trong đó nội thành có 13 phờng với diện tích 245.43 ha chiếm 4.32% diện tích tự nhiên. Đây là một thành phố lớn của miền Trung có toạ độ địa lý 18 0 40 Vĩ độ Bắc và 105 0 40 Kinh độ Đông, nó giáp với các tỉnh : Phía Nam giáp với Hà Tĩnh. Phía Đông và phía Bắc giáp với huyện Nghi Lộc, phía Tây giáp với Hng Nguyên, cách Hà Nội 300 Km về phái Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 1400 Km về phía Bắc. Từ Thành phố Vinh có thể đi Lào, Đông Bắc Thái Lan và một số nơi thuộc khu vực Đông Nam á. Giao lu với Quốc tế về đờng biển, giao lu với các nớc trong khu vực và trên thế giới. II. Địa chất và địa hình Theo tài liệu Đề án qui hoạch bảo vệ môi trờng Thành phố Vinh Nghệ An của Tiến sĩ Mai Trọng Thông (Viện khoa học đại lý, viện khoa học và công nghệ Uỷ ban nhân dân tỉnh Nghệ An, Sở khoa học công nghệ môi trờng) thì các đại phận khu vực Thành phố Vinh - Nghệ An nhìn chung không có sự phân dị nhiều. Chúng chủ yếu là các thành tạo cát kết, đá ryôlit thuộc hệ tầng sông Cả, đồng trâu và các thành tạo cuộn sôi cát bột thuộc về tầng trầm tích trong các thời kỳ pleistocen và holocen. Thành phố vinh nằm trong đới kiến tạo Thanh Nghệ Tĩnh thuộc phần yên ngựa của phức hệ nếp nối lớn paleozoi. Trong khu vực đô thị Vinh các hoạt động kinh tế xã hội làm biến đổi rất nhiều cơ chế và quá trình tự nhiên, hình thái, địa hình. Song quan trọng nhất đó là các công trình đê sông Lam, hệ thống giao thông, thuỷ lợi và các nhà máy mới. 10