Phân loại một số loài rong biển thuộc chi ulva (chlorophyta) phân bố tại khu vực hải phòng

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Nguyễn Mạnh Linh PHÂN LOẠI MỘT SỐ LỒI RONG BIỂN THUỘC CHI ULVA (CHLOROPHYTA) PHÂN BỐ TẠI KHU VỰC HẢI PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Mạnh Linh PHÂN LOẠI MỘT SỐ LOÀI RONG BIỂN THUỘC CHI ULVA (CHLOROPHYTA) PHÂN BỐ TẠI KHU VỰC HẢI PHÒNG Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Đàm Đức Tiến Hà Nội - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Đồng thời, kết chưa xuất nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn chịu trách nhiệm Hải Phòng, ngày 25 tháng 10 năm 2021 Người cam đoan Nguyễn Mạnh Linh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn cao học này, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới PGS TS Đàm Đức Tiến trực tiếp định hướng, tận tình hướng dẫn tơi Tơi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Tài nguyên Môi trường biển cán Phòng Sinh thái Tài nguyên Thực vật biển - Viện Tài nguyên Môi trường biển tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập làm nghiên cứu đề tài Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm chuyến khảo sát hỗn hợp lần thứ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Viện Hàn lâm Khoa học Nga tàu “Viện sĩ Oparin” vùng biển Việt Nam; đề tài Nafosted: “Nghiên cứu đa dạng sinh học Sinh vật phù du biển Việt Nam: đa dạng hình thái di truyền chi tảo Hai roi sống đáy: Gambierdiscus, Ostreopsis, Coolia Prorocentrum”, mã số: NCCB.106.06-2017.305 tạo điều kiện cho tham gia thu mẫu nghiên cứu luận văn, tặng cho tài liệu chuyên khảo phân loại rong biển Tơi xin cảm ơn cán Phịng Cơng nghệ Tế bào Thực vật – Viện Công nghệ Sinh học tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình làm nghiên cứu Sinh học phân tử Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo thầy cô giáo Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam truyền đạt kiến thức giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp - người động viên, tạo điều kiện cho hồn thành khóa học này./ Học viên Nguyễn Mạnh Linh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Mục đích nghiên cứu 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3.3 Những điểm luận văn .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1.1.1 Định nghĩa phân loại 1.1.2 Đặc điểm sinh thái rong biển .6 1.1.2.1 Khái quát điều điện tự nhiên, môi trường sống rong biển 1.1.2.2 Phân bố rong biển .8 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG BIỂN CHI ULVA 1.2.1 Hệ thống phân loại đa dạng thành phần loài 1.2.1.1 Quan điểm tình hình nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva giới 1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống phân loại rong biển chi Ulva Việt Nam 12 1.2.2 Giá trị sinh thái kinh tế chi Ulva 15 1.2.2.1 Sinh thái giá trị sinh thái rong biển Ulva .15 1.2.2.2 Các hoạt chất sinh học giá trị kinh tế chi Ulva 16 1.3 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DNA BARCODING TRONG NGHIÊN CỨU RONG BIỂN .18 1.3.1 Sơ lược hệ gen Lạp thể (Plastome) gen mã hóa yếu tố kéo dài EF-Tu (tufA) rong Lục 18 1.3.2 Ứng dụng thị DNA barcoding (tufA) nghiên cứu phân loại rong biển 20 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22 iv 1.4.1 Vị trí địa lý .22 1.4.2 Khí hậu điều kiện thủy, hải văn 22 1.4.2.1 Khí hậu 22 1.4.2.2 Thủy văn 23 1.4.2.3 Chế độ thuỷ triều .23 1.4.2.4 Chế độ sóng .24 1.4.3 Hệ sinh thái .24 1.4.4 Hiện trạng chất lượng môi trường 24 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .25 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 25 2.1.3 Trang thiết bị sử dụng .27 2.1.4 Hóa chất sử dụng 27 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập mẫu vật .28 2.2.2 Phương pháp phân loại hình thái 28 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu phân bố 29 2.2.4 Phương pháp sinh học phân tử DNA barcoding .30 2.2.4.1 Phương pháp tách chiết DNA tổng số .30 2.2.4.2 Phương pháp điện di Gel agarose .30 2.2.4.3 Phương pháp khuếch đại gen PCR 31 2.2.4.4 Phương pháp tinh sản phẩm PCR giải trình tự gen 32 2.2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 33 2.2.5 Xây dựng khóa phân loại loài rong biển chi Ulva phân bố Hải Phòng 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34 3.1.1 Kết nghiên cứu phân loại hình thái 34 3.1.1.1 Thành phần loài phân bố rong biển chi Ulva Hải Phòng .34 3.1.1.2 Đặc điểm hình thái số lồi rong biển thuộc chi Ulva phân bố Hải Phòng 39 3.1.2 Kết sinh học phân tử DNA barcoding 53 v 3.1.2.1 Kết tách chiết DNA tổng số 53 3.1.2.2 Kết nhân gen (PCR) 55 3.1.2.3 Kết giải trình tự gen 56 3.2 LỰA CHỌN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI RONG BIỂN CHI ULVA TẠI HẢI PHÒNG .59 3.3 THẢO LUẬN 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 KẾT LUẬN .63 KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .64 PHỤ LỤC 76 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa BLAST Basic Local Alignment Search Tool CTAB Cetyl trimethyl ammonium bromide DNA Deoxyribonucleic acid DW Dry Weight EF-Tu Elongation Factor Thermo unstable GBIF Global Biodiversity Information Facility HST Hệ sinh thái ISI Institute for Scientific Information ITS Internal transcribed spacer matK Maturase K NCBI National Center for Biotechnology Information PCR Polemerase Chain Reaction PSU Practical Salinity Units QCVN Quy chuẩn Việt Nam rbcL Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase RNA Acid ribonucleic tufA Gen mã hóa yếu tố kéo dài UV Ultraviolet WQI Water Quality Index vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thành phần sắc tố đặc trưng ngành rong biển Việt Nam Bảng Các loài rong biển chi Enteromorpha Ulva phân bố Việt Nam chỉnh lý 13 Bảng Thông tin mẫu nghiên cứu 26 Bảng 2 Dụng cụ thiết bị dùng nghiên cứu sinh học phân tử 27 Bảng Các loại hóa chất sử dụng nghiên cứu 27 Bảng Các dung dịch đệm cần pha nghiên cứu 28 Bảng Trình tự mồi sử dụng phản ứng PCR .31 Bảng Chu trình nhiệt phản ứng PCR 31 Bảng Một số mẫu rong biển chi Ulva Genbank sử dụng nghiên cứu 33 Bảng Thành phần loài phân bố rong biển Ulva Hải Phòng 34 Bảng So sánh tương đồng thành phần loài điểm nghiên cứu 36 Bảng 3 Phân bố rong biển Ulva theo độ sâu Hải Phòng 38 Bảng Kết tách chiết DNA tổng số mẫu nghiên cứu 54 Bảng Đa dạng thành phần loài rong biển chi Ulva .60 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1 Phân chia khu hệ rong biển Hình Bản đồ phân bố loài rong biển chi Ulva giới 15 Hình Sơ đồ cấu tạo siêu hiển vi lục lạp cpDNA (số 11) 19 Hình Vị trí điểm khảo sát .25 Hình Số lượng lồi rong biển chi Ulva phân bố điểm nghiên cứu 35 Hình Phân bố rộng lồi rong biển chi Ulva Hải Phịng .36 Hình 3 Phân tích Cluster so sánh tương đồng thành phần loài điểm nghiên cứu 37 Hình Phân tích biểu đồ 2D-MDS độ tương đồng thành phần loài khu vực nghiên cứu 38 Hình Kết điện di DNA tổng số gel algarose 1.5% 55 Hình Kết điện di sản phẩm PCR gel agarose 1.5% .55 Hình Kết giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi tufGF4 56 Hình Kết giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi GtufAR 57 Hình Kết giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi tufGF4 57 Hình 10 Kết giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi GtufAR 57 Hình 11 Kết Blast với trình tự gen 210098 Genabank .58 Hình 12 Kết Blast với trình tự gen 210259 Genbank 58 Hình 13 Mối quan hệ di truyền Ulva lactuca Hải Phịng với số lồi rong biển chi Ulva giới 62 76 PHỤ LỤC ĐẶC ĐIỂM MẪU VẬT NGOÀI TỰ NHIÊN, TIÊU BẢN HÌNH THÁI VÀ LÁT CẮT TẾ BÀO CỦA CÁC LOÀI RONG BIỂN CHI ULVA PHÂN BỐ TẠI HẢI PHÒNG 77 2mm 1cm 1cm 1mm 50m Phụ lục Ulva clathrata (Roth) C Agardh 1811 – Rong bún nhiều nhánh Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-7 Tế bào bề mặt 78 10cm 1cm 50m 50m Phụ lục Ulva conglobata Kjellm – Rong Cải biển hoa Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-5 Lát cắt ngang; 6-7 Tế bào bề mặt 79 1cm 100m 1mm Phụ lục Ulva compressa Linnaeus 1753 – Rong Bún thắt Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; Lát cắt ngang; 6-7 Tế bào bề mặt 80 10cm 50m 50m Phụ lục Ulva fenestrata Postels & Ruprecht 1840 – Rong Cải biển lỗ Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-5 Lát cắt ngang; 6-7 Tế bào bề mặt 81 1cm 1cm 20m 1mm Phụ lục Ulva flexuosa Wulfen 1803 – Rong Bún gấp khúc Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-7 Tế bào bề mặt 82 3cm 1cm 50m 50m Phụ lục Ulva intestinalis Linnaeus 1753 – Rong Bún ruột Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-7 Tế bào bề mặt 83 3cm 50m Phụ lục Ulva kylinii (Bliding) HSHayden, Blomster, Maggs , PC Silva , Stanhope & Waaland 2003 – Rong bún kilin Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-5 Tế bào bề mặt 84 5cm 50m 50m Phụ lục Ulva lactuca Linnaeus 1753 – Rong Cải biển nhăn Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-5 Lát cắt ngang; 6-7 Tế bào bề mặt 85 1cm 1cm 1mm 50m 10mm Phụ lục Ulva prolifera O F Müller 1778 – Rong Bún dài Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-7 Tế bào bề mặt 86 1cm 5mm 50m 1mm 1mm Phụ lục 10 Ulva ralfsii (Harvey) Le Jolis 1863 – Rong Bún tóc Mẫu vật ngồi tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-7 Tế bào bề mặt 87 200m 50m Phụ lục 11 Ulva spinulosa Okamura & Segawa 1936 – Rong Cải biển gai Mẫu vật tự nhiên; Mẫu vật tươi; Mẫu tiêu khô; 4-5 Lát cắt ngang; 6-7 Tế bào bề mặt 88 A C Phụ lục 12 Ảnh mẫu chuẩn B D A Ulva conglobata Kjellman 1897; B Ulva clathrata (Roth) C Agardh 1811; C Ulva compressa Linnaeus 1753; D Ulva lactuca Linnaeus 1753 (1) 89 A C Phụ lục 13 Ảnh mẫu chuẩn B D A Ulva fenestrata Postels & Ruprecht 1840; B Ulva flexuosa Wulfen 1803; C Ulva intestinalis Linnaeus 1753; D Ulva kylinii (Bliding) HSHayden et al., 2003 90 A C Phụ lục 14 Ảnh mẫu chuẩn B D A Ulva lactuca Linnaeus 1753 (2); B Ulva prolifera O F Müller 1778; C Ulva ralfsii (Harvey) Le Jolis 1863; D Ulva spinulosa Okamura & Segawa 1936 ... phân loại rong biển chi Ulva Việt Nam Ở Việt Nam, nghiên cứu rong biển chi Ulva phải kể tới công trình Loureico (1790) [66] cơng bố số loài rong biển Việt Nam gồm loài thuộc chi Fucus, loài thuộc. .. cứu phân loại hình thái 3.1.1.1 Thành phần lồi phân bố rong biển chi Ulva Hải Phòng Trên sở phân loại phương pháp hình thái, nghiên cứu xác định 11 loài thuộc chi Ulva phân bố chúng Hải Phòng. .. loài rong biển thuộc chi Ulva (Chlorophyta) phân bố khu vực Hải Phòng? ?? Mục tiêu nghiên cứu Phân loại số loài rong biển thuộc chi Ulva phân bố vùng biển Hải Phịng Mục đích nghiên cứu 3.1 Ý nghĩa