Tài liệu Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật tạo giống cây mun (diospyros mun a.chev. ex lecomte) ở miền bắc việt nam.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------
---------- NGÔ VĂN NHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TẠO GIỐNG CÂY MUN (Diospyros mun A. Chev. ex Lecomte) Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------
---------- NGÔ VĂN NHƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TẠO GIỐNG CÂY MUN (Diospyros mun A. Chev. ex Lecomte) Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: LÂM SINH MÃ SỐ: 62620205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. Lê Xuân Trường 2. PGS. TS. Phạm Đức Tuấn HÀ NỘI- 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình khác. Nghiên cứu sinh ThS. Ngô Văn Nhương ii LỜI CẢM ƠN Công trình này được hoàn thành theo chương trình nghiên cứu sinh trong nước, hệ chính quy ở Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam. Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến các thầy giáo TS. Lê Xuân Trường và PGS. TS. Phạm Đức Tuấn, với tư cách là người hướng dẫn đã dành nhiều thời gian quí báu giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tác giả còn nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ của các tập thể: Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam; Phòng Đào tạo Sau đại học; Khoa Lâm học; Bộ môn Lâm sinh của Trường Đại học Lâm nghiệp; Bộ môn khoa học gỗ- Viện nghiên cứu Công nghiệp rừng; Phòng Phân loại thực nghiệm và Đa dạng nguồn Gen Sinh học- Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam; Phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp; Phòng thí nghiệm đất và môi trường của Viện nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng; Bộ môn Kỹ thuật lâm sinh của Viện Nghiên cứu Lâm sinh; VQG Cúc Phương- Ninh Bình; KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông- Hòa Bình; KBTTN Na Hang- Tuyên Quang, VQG Phong Nha- Kẻ Bàng- Quảng Bình, VQG Núi Chúa- Ninh Thuận, xã Cam Thịnh Đông và Cam Thịnh Tây- Thành phố Cam Ranh- Khánh Hòa, Trường Đại học Hoa Lư- Ninh Bình, Sở Khoa học và Công nghệ Ninh Bình. Nhân dịp này tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trước sự quan tâm giúp đỡ quí báu đó. Xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Xuân Hoàn- Nguyên Phó hiệu trưởng Trường Đại học Lâm nghiệp; TS. Hà Văn Huân và TS. Vũ Quang Nam- Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp; NCS. Vũ Đình Duy- Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam; TS. Nguyễn Tử Kim, Ths. Bùi Hữu Thưởng và ThS. Vũ Thị Ngoan- Viện nghiên cứu Công nghiệp rừng; TS. Phí Hồng Hải- Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam; ThS. Ngô Thị Thanh Huệ- Viện nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng; ThS. Phan Minh Quang- Viện Nghiên cứu Lâm sinh; Các cá nhân công tác tại VQG Cúc Phương: ThS. Trương Quang Bích; ThS. Lê Phương Triều, KS. Nguyễn Minh Tường, KS. Nguyễn Thị Thủy; Các cán bộ công tác tại KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông: KS. Bùi Bình Yên; KS. Nguyễn Bình Định; KS. Khổng Văn Quang- KBTTN Na Hang; Các cán bộ công tác tại VQG Núi Chúa: KS. Nguyễn Trọng Huynh, KS. Nguyễn Ngọc Hân…đã dành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp và người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành công trình này. Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn Ngô Văn Nhương iii 141 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................. .. .1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ..................................................... .. .2 3. Những đóng góp mới của đề tài .................................................................. .. .3 4. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. .. .3 5. Giới hạn của đề tài ...................................................................................... .. .3 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................5 1.1. Giới thiệu chung về cây Mun ................................................................... ....5 1.2. Giới thiệu hệ gen sử dụng trong nghiên cứu phân loại phân tử ở thực vật, một số thành tựu nghiên cứu về đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử ............ .. .6 1.2.1. Giới thiệu một số hệ gen sử dụng trong nghiên cứu phân loại phân tử ở thực vật ....................................................................................................... ....6 1.2.2. Một số thành tựu nghiên cứu về đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử ...9 1.3. Trên thế giới............................................................................................. ..13 1.3.1. Nghiên cứu về kỹ thuật tạo cây con từ hạt.......................................... ..13 1.3.2. Nghiên cứu về kỹ thuật gây trồng cây thân gỗ ................................... ..14 1.4. Ở Việt Nam.............................................................................................. ..15 1.4.1. Nghiên cứu về kỹ thuật tạo cây con từ hạt.......................................... ..15 1.4.2. Nghiên cứu về kỹ thuật gây trồng cây thân gỗ ................................... ..20 1.4.3. Các nghiên cứu về cây Mun............................................................... ..22 Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU.....................................................................................................29 2.1. Mục tiêu của đề tài ................................................................................... ..29 2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................ ..29 2.2.1. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của cây Mun........................... ..29 2.2.2. Nghiên cứu kỹ thuật hạt giống ........................................................... ..30 2.2.3. Nghiên cứu kỹ thuật tạo cây con ........................................................ ..30 2.2.4. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật tạo cây con Mun ở miền Bắc- Việt Nam ............................................................................................................ ..30 2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... ..30 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu chung......................................................... ..30 2.3.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể .................................................. ..32 iv 142 2.3.3. Khối lượng công việc đã thực hiện trong đề tài.................................. ..49 2.4. Vật liệu nghiên cứu............................................................................... ..50 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.................................51 3.1. Một số đặc điểm sinh học của cây Mun.................................................... ..51 3.1.1. Đặc điểm hình thái của Mun .............................................................. ..51 3.1.2. Tình hình phân bố và đặc điểm sinh thái của Mun ............................. ..54 3.1.3. Đặc điểm cấu trúc lâm phần có Mun phân bố .................................... ..65 3.1.4. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của Mun................................................... ..72 3.1.5. Sinh trưởng của Mun ở rừng trồng..................................................... ..74 3.1.6. Đặc điểm vật hậu của Mun ................................................................ ..76 3.1.7. Cấu tạo của gỗ Mun........................................................................... ..78 3.1.8. Mối quan hệ di truyền một số quần thể Mun ở Việt Nam................... ..81 3.2. Kết quả nghiên cứu về kỹ thuật hạt giống Mun ........................................ ..95 3.2.1. Một số chỉ tiêu gieo ươm của hạt cây Mun ........................................ ..95 3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện xử lý nảy mầm của hạt .............................. ..96 3.2.3. Nghiên cứu phương pháp bảo quản hạt Mun...................................... ..97 3.3. Kết quả nghiên cứu về kỹ thuật tạo cây con Mun ..................................... ..98 3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ che sáng đến sinh trưởng của cây Mun giai đoạn vườn ươm.................................................................................................... ..98 3.3.2. Ảnh hưởng của hỗn hợp ruột bầu đến sinh trưởng cây Mun giai đoạn vườn ươm.................................................................................................... 109 3.3.3. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến sinh trưởng cây Mun giai đoạn vườn ươm.................................................................................................... 114 3.3.4. Ảnh hưởng của tuổi cây con xuất vườn đến sinh trưởng Mun ở rừng trồng............................................................................................................ 118 3.4. Bước đầu đề xuất biện pháp kỹ thuật tạo cây con Mun ở miền Bắc- Việt Nam ....................................................................................................................... 123 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 125 Kết luận .......................................................................................................... 125 Tồn tại ............................................................................................................ 126 Kiến nghị ........................................................................................................ 127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN………………...128 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v1 TT DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nguyên nghĩa 1 ARN Axít ribonucleic 2 cpDNA Genome lục lạp 3 Cs Cộng sự 4 CT Công thức 5 CTTT Công thức tổ thành 6 DNA deoxyribonucleic acid 7 D0 Đường kính gốc (cm) 8 D1.3 Đường kính thân cây tại vị trí cách mặt đất 1,3m (cm) 9 Dt Đường kính tán (m) 10 Đ- T Hướng Đông- Tây 11 Hvn Chiều cao vút ngọn (m) 12 ITS - rDNA Vùng gen nhân 13 IUCN 14 IV Giá trị quan trọng (%) 15 KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên 16 K20 Hàm lượng ka li tổng số (%) 17 N Hàm lượng đạm tổng số (%) 18 N- B Hướng Nam Bắc 19 OTC Ô tiêu chuẩn điển hình 20 P205 Hàm lượng lân tổng số (%) 21 TB Tế bào 22 rbcL Vùng gen lục lạp 23 RTN Rừng tự nhiên Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên vi 2 24 V Hệ số biến động (%) 25 VQG Vườn quốc gia 26 VTV Vườn thực vật 27 X Giá trị trung bình vii 3 DANH MỤC CÁC BẢNG Nội dung TT Bảng 1 3.1 Vị trí địa lý, địa hình và kiểu rừng Mun phân bố 2 3.2 Đặc điểm khí hậu một số địa điểm có Mun phân bố 3 3.3 Thành phần cơ giới của các phẫu diện đại diện 4 3.4 Đặc tính hóa học của đất có Mun phân bố 5 3.5 6 7 3.6 3.7 8 3.8 9 10 11 3.9 3.10 3.11 Quan hệ giữa Mun với các loài cây ưu thế ở các địa điểm nghiên cứu Một số chỉ tiêu về sinh trưởng của lâm phần có Mun phân bố Khả năng tái sinh tự nhiên của Mun tại các khu vực nghiên cứu Sinh trưởng của Mun ở rừng trồng tại VQG Cúc Phương sau 1 năm theo dõi Diễn biến các pha vật hậu của Mun Mật độ, kích thước của mạch và tia gỗ Mun Khoảng cách di truyền (dưới) và mức độ tương đồng di Trang 56 57 60 62 67 71 72 74 77 79 84 12 3.12 13 3.13 truyền (trên) giữa các cặp quần thể Mun nghiên cứu Khoảng cách di truyền (dưới) và mức độ tương đồng di truyền (trên) giữa các cặp quần thể Mun nghiên cứu Khối lượng và độ ẩm ban đầu của hạt Mun 14 15 16 3.14 3.15 3.16 Thế nảy mầm của hạt Mun Khả năng nảy mầm của hạt Mun ở các công thức xử lý Ảnh hưởng của phương pháp và thời gian bảo quản đến tỷ lệ 96 96 97 17 18 19 3.17 3.18 3.19 nảy mầm của hạt Mun Một số chỉ tiêu sinh trưởng của Mun ở các tỷ lệ che sáng Cấu tạo giải phẫu lá cây con Mun ở các tỷ lệ che sáng Hàm lượng sắc tố trong lá cây con Mun ở các tỷ lệ che sáng 99 105 107 20 3.20 21 3.21 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây Mun ở các công thức hỗn hợp ruột bầu Một số chỉ tiêu sinh trưởng cây Mun ở các công thức 3.22 tưới nước Sinh trưởng của Mun sau 1 năm trồng 22 91 95 110 115 120 viii 4 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ TT Biểu Nội dung Trang đồ 1 3.1 Các pha vật hậu của Mun 77 2 3.2 Tỷ lệ sống của Mun ở các công thức che sáng 100 3 3.3 Chiều cao cây Mun ở các tỷ lệ che sáng 101 4 3.4 Đường kính cây Mun ở các tỷ lệ che sáng 102 5 3.5 Sinh khối khô cây Mun ở các tỷ lệ che sáng 103 6 3.6 Tỷ lệ sống của Mun ở các công thức hỗn hợp ruột bầu 111 7 3.7 Chiều cao cây Mun ở các công thức hỗn hợp ruột bầu 112 8 3.8. Đường kính cây Mun ở các công thức hỗn hợp ruột bầu 112 9 3.9 Sinh khối khô cây Mun ở các công thức hỗn hợp ruột bầu 113 10 3.10 Tỷ lệ sống của Mun ở các công thức tưới nước 116 11 3.11 Chiều cao cây Mun ở các công thức tưới nước 117 12 3.12 Đường kính cây Mun ở các công thức tưới nước 117 13 3.13 Sinh khối khô cây Mun ở các công thức tưới nước 118 14 3.14 Tỷ lệ sống của Mun sau 1 năm trồng 121 15 3.15 Sinh trưởng chiều cao của Mun sau 1 năm trồng 122 16 3.16 Sinh trưởng đường kính của Mun sau 1 năm trồng 122 ix 5 DANH MỤC CÁC HÌNH TT Hình 1 1.1 Nội dung Trang Hệ gen lục lạp của cây Arabidopsis thaliana (Sato et al., 7 1999) 2 1.2 Sơ đồ vùng gen ITS 9 3 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 31 4 2.2 Bản đồ chỉ ra địa điểm thu mẫu loài Mun nghiên cứu 38 5 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo dõi nảy mầm của hạt sau khi 44 xử lý 6 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm về ảnh hưởng của tỷ lệ che sáng 45 7 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm về ảnh hưởng của hỗn hợp ruột bầu 48 8 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm về ảnh hưởng của chế độ tưới nước 49 9 3.1 Hình thái cây Mun 51 10 3.2 Hình thái cành cây Mun 52 11 3.3 Hình thái vỏ cây Mun 52 12 3.4 Hình thái lá Mun 53 13 3.5 Hoa Mun 54 14 3.6 Quả Mun 54 15 3.7 Hạt Mun 54 16 3.8 Một số địa điểm có Mun phân bố tự nhiên ở Việt Nam 55 17 3.9 Phẫu diện đất có Mun phân bố ở VQG Cúc Phương 59 18 3.10 Phẫu diện đất nơi trồng Mun thực nghiệm ở VQG Cúc 59 Phương 19 3.11 Mẫu đất ở rừng trồng thực nghiệm VQG Cúc Phương 59 6x 20 3.12 Mẫu đất ở rừng tự nhiên KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông và 59 KBTTN Na Hang 21 3.13 Phẫu đồ rừng ở VQG Cúc Phương- Ninh Bình 68 22 3.14 Phẫu đồ rừng ở KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông- Hòa Bình 69 23 3.15 Phẫu đồ rừng ở KBTTN Na Hang- Tuyên Quang 70 24 3.16 Mun tái sinh tự nhiên từ hạt 74 25 3.17 Mun 1 năm tuổi ở rừng trồng thực nghiệm VQG Cúc 75 Phương 26 3.18 Mun 23 tuổi ở rừng trồng VQG Cúc Phương 27 3.19 28 3.20 Gỗ Mun 78 29 3.21 Mặt cắt ngang gỗ mun 80 30 3.22 Mặt cắt tiếp tuyến gỗ mun 80 31 3.23 Kết quả kiểm tra DNA tổng số (A) và DNA tinh sạch (B) Mun 6 năm tuổi trồng ở Vườn thực vật VQG Cúc Phương 75 76 82 đại diện của 21 mẫu Mun trên gel agarose 0,8% (từ giếng 1 đến 14 đại diện cho các mẫu Mun) 32 3.24 Sản phẩm PCR đại diện của một số mẫu của loài Mun phân 82 tích với vùng gen nhân ITS-rDNA và gen lục lạp rbcL (B) điện di trên gel agarose 1,5%. (M: marker phân tử 1 kb, từ giếng 1 đến 14 đại diện cho các mẫu Mun) 33 3.25 Các nucleotide sai khác trên vùng gen rbcL giữa 7 quần thể 83 Mun ở Việt Nam 34 3.26 Mối quan hệ họ hàng giữa 7 quần thể Mun ở Việt Nam trên cơ sở phân tích trình tự nucleotide vùng gen rbcL bằng phương pháp Maximum Parsimony (A) và Maximum Likelihood (B) 85 7xi 35 3.27 Mối quan hệ họ hàng của các mẫu Mun thu ở Việt Nam với 87 các loài/thứ trong cùng chi lấy trên Genbank trên cơ sở phân tích trình tự nucleotide vùng gen rbcL bằng phương pháp Maximum Parsimony (MP). 36 3.28 Các nucleotide sai khác trên vùng gen ITS-rDNA giữa 7 90 quần thể Mun ở Việt Nam 37 3.29 Mối quan hệ họ hàng giữa 7 quần thể Mun ở Việt Nam trên 92 cơ sở phân tích trình tự nucleotide vùng gen ITS-rDNA bằng phương pháp NJ (Neighbor Joining) 38 3.30 Mối quan hệ họ hàng của các mẫu Mun thu ở Việt Nam với 93 các loài/thứ trong cùng chi lấy trên Genbank trên cơ sở phân tích trình tự nucleotide vùng gen ITS-rDNA bằng phương pháp NJ (Neighbor Joining) 39 3.31 Mun 9 tháng tuổi ở tỷ lệ che sáng khác nhau 109 40 3.32 Lát cắt ngang lá Mun 109 41 3.33 Khí khổng ở lá Mun 109 42 3.34 Cây Mun 6 tháng tuổi trồng thử nghiệm sau 10 tháng 120 43 3.35 Cây Mun 9 tháng tuổi trồng thử nghiệm sau 10 tháng 120 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam được coi là nước giàu tài nguyên rừng. Trước kia rừng chiếm 3/4 diện tích lãnh thổ, rừng là nơi hội tụ, sinh tồn của nhiều loài động vật và thực vật. Nhưng trong nhiều năm qua rừng tự nhiên đã bị thu hẹp về diện tích và giảm sút về chất lượng. Trước năm 1945 diện tích rừng chiếm khoảng 14,3 triệu hecta, đạt tỷ lệ che phủ 43% (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2002) [5]. Đến 31/12/2013, tổng diện tích rừng khoảng 13,9 triệu hecta trong đó có khoảng 10,4 triệu hecta rừng tự nhiên và hơn 3,5 triệu hecta rừng trồng, tỷ lệ che phủ đạt 39,7% (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2014) [6], tỷ lệ giảm như vậy là do cháy rừng, đốt nương làm rẫy, khai thác lâm sản, chuyển đất rừng sang những mục đích sử dụng khác…Kết quả đã làm cho nhiều loài cây gỗ quí hiếm, cây bản địa, cây có giá trị cao về kinh tế bị đe dọa nghiêm trọng và có nguy cơ tuyệt chủng. Vì thế, trồng rừng là một biện pháp tích cực để bảo tồn những loài cây gỗ có giá trị kinh tế cao, những loài có nguy cơ tuyệt chủng, đồng thời duy trì độ che phủ của rừng và trở thành nhu cầu cấp thiết hiện nay (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999) [37]. Việt Nam đã, đang rất chú trọng đến vấn đề bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng, trong đó việc nghiên cứu và bảo vệ hệ sinh thái rừng núi đá vôi cũng như nghiên cứu sinh thái cá thể được đặc biệt quan tâm. Mặt khác việc sử dụng cây bản địa làm mục đích trồng rừng và làm giàu rừng là một vấn đề lớn đang được ngành Lâm nghiệp quan tâm. Việc thiếu thông tin về đặc điểm sinh học của loài gây nên những khó khăn trong việc đề xuất các giải pháp lâm sinh góp phần bảo tồn và phát triển các loài cây gỗ quý hiếm. Theo báo cáo tổng kết của VQG Cúc Phương, báo cáo tổng kết của KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông và báo cáo tổng kết của KBTTN Na Hang có rất nhiều loài cây gỗ quý hiếm, trong đó có cây Mun. Mun (Diospyros mun A.Chev. ex Lecomte) thuộc họ thị (Ebenaceae), là loài cây bản địa, đặc hữu của Việt Nam, Mun là cây gỗ trung bình có giá trị kinh tế cao, thường mọc hỗn loài trong rừng lá rộng thường xanh. Lõi gỗ Mun khi khô có màu đen bóng, cứng và bền nên khó gia công, là gỗ quý nên thường được làm đồ mộc gia dụng cao cấp. Quả và lá dùng để nhuộm đen 2 lụa quý. Trước đây loài cây này có phân bố tự nhiên ở nhiều tỉnh trong cả nước như Ninh Bình, Hòa Bình, Tuyên Quang, Quảng Bình, Khánh Hòa, Ninh Thuận ... Hiện nay chúng chỉ còn ở một số ít Vườn quốc gia, Khu bảo tồn thiên nhiên hoặc rừng cấm. Mun đã và đang bị khai thác rất mạnh, số lượng cá thể và quần thể bị giảm sút một cách nhanh chóng. Theo các tiêu chí IUCN, 2013 [78] loài Mun (Diospyros mun A.Chev. ex Lecomte) hiện được xếp ở tình trạng cực kỳ nguy cấp (A1cd). Tại Việt Nam loài này đã được dẫn trong sách đỏ Việt Nam, 2007 [4] ở mức độ nguy cấp EN A1c,d, B1 + 2a và được pháp luật bảo vệ (nằm trong gỗ nhóm I). Mun trong tự nhiên đang bị đe dọa nghiêm trọng và đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng cao. Tuy nhiên, có rất ít công trình nghiên cứu về loài cây quý này, mà đa số chỉ tập trung nghiên cứu về phân loại hoặc phân bố, đánh giá tài nguyên và bảo tồn loài mang tính chất chung chung (Lê Đình Khả, Dương Mộng Hùng, 1998) [30], (Lê Đình Khả, Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1990) [31], (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1997) [36], (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999) [37]. Hiện nay, Mun đã được trồng thử nghiệm bằng cây con từ hạt, song hiểu biết về đặc điểm sinh học của loài cây này còn ít, chưa có quy trình gieo ươm một cách hệ thống, chưa có hướng dẫn kỹ thuật tạo cây con và kỹ thuật trồng Mun nên chưa đủ cơ sở khoa học để xây dựng giải pháp kỹ thuật bảo tồn có hiệu quả. Vì vậy, “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và biện pháp kỹ thuật tạo giống cây Mun (Diospyros mun A.Chev. ex Lecomte) ở miền Bắc- Việt Nam” góp phần đề xuất kỹ thuật bảo tồn loài cây này ở miền Bắc nói riêng và ở Việt Nam nói chung, là đề tài nghiên cứu sinh lựa chọn thực hiện nhằm giải quyết các tồn tại trên. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Đề tài đã bổ sung các thông tin về đặc điểm lâm học, sinh thái học của loài Mun góp phần cho việc bảo tồn nguồn gen. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài đã xác định và xây dựng hướng dẫn kỹ thuật tạo cây con Mun phục vụ cho trồng rừng. 3 - Những kết quả của đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật lâm nghiệp, học sinh, sinh viên, nông dân... trong định hướng phát triển các loài cây gỗ quý hiếm. 3. Những đóng góp mới của đề tài - Bổ sung thêm một số thông tin về đặc điểm sinh học của loài Mun như: Thông qua kết quả nghiên cứu về cấu tạo hiển vi của gỗ ở các địa điểm khác nhau đã xác định được các mẫu gỗ có cấu tạo tương đối giống nhau; Đã xác định được mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Mun ở miền Bắc là giống nhau và có thể khẳng định được các quần thể Mun ở Việt Nam có cùng nguồn gốc tiến hóa từ chi thị (Diospyros). Qua đó, cũng đã xác định được kiểu gen của loài Mun và gửi 42 trình tự nucleotide lên ngân hàng gen (Genbank) thế giới. - Bổ sung, hoàn thiện kỹ thuật tạo cây con Mun ở vườn ươm và trồng thử nghiệm cây Mun ở các giai đoạn tuổi xuất vườn khác nhau (3 tháng, 6 tháng, 9 tháng) đã xác định được tuổi cây con xuất vườn tốt hơn cả là cây con xuất vườn 9 tháng tuổi. 4. Đối tượng nghiên cứu Mun ở rừng tự nhiên, rừng trồng ở vườn thực vật, rừng trồng thử nghiệm và cây con vườn ươm. 5. Giới hạn của đề tài 5.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu - Đề tài chỉ nghiên cứu một số đặc điểm sinh học cơ bản có liên quan trực tiếp đến sinh trưởng của Mun như hình thái, phân bố, vật hậu, cấu trúc tổ thành, mối quan hệ giữa Mun với một số loài cây khác, tái sinh tự nhiên và khả năng sinh trưởng ở rừng trồng làm cơ sở định hướng cho kỹ thuật gây trồng loài cây này. - “Tạo giống” trong đề tài này chỉ là việc tạo cây con từ hạt; nghiên cứu đặc điểm sinh học của Mun thực hiện tại một số địa điểm ở miền Bắc; nghiên cứu mối quan hệ di truyền giữa các quần thể Mun thực hiện tại một số địa điểm ở Việt Nam. 5.2. Giới hạn địa bàn nghiên cứu Các nghiên cứu thực địa của đề tài chủ yếu được tiến hành tại VQG Cúc Phương- Ninh Bình, KBTTN Ngọc Sơn- Ngổ Luông- Hòa Bình, KBTTN Na 4 Hang- Tuyên Quang. Ngoài ra, nội dung nghiên cứu mối quan hệ di truyền một số quần thể Mun còn được thực hiện ở một số khu vực như: VQG Phong Nha- Kẻ Bàng, Quảng Bình; VQG Núi Chúa- Ninh Thuận; xã Cam Thịnh Đông và Cam Thịnh Tây thuộc Thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa. 5.3. Giới hạn thời gian nghiên cứu Các thí nghiệm tạo cây con ở vườn ươm được theo dõi từ khi cấy cây vào bầu đến lúc cây 9 tháng tuổi. Thí nghiệm ở rừng trồng thử nghiệm được theo dõi sau khi trồng 12 tháng. 5 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu chung về cây Mun 1.1.1. Đặc điểm phân loại Theo Lê Mộng Chân và Lê Thị Huyên, 2003 [10], Trần Hợp, 2002 [25], Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999 [37], Nguyễn Tiến Bân, 2003 [2], Vũ Văn Dũng,1987 [13], Le Comte H (1908- 1942) [82]... , Mun còn có tên là Mun sừng, Mung, Mun đen,...Phân loại theo hệ thống Takhtajan, Mun có tên khoa học là Diospyros mun A.Chev. ex Lecomte, thuộc họ Thị (Ebenaceae), bộ Thị (Ebenales), lớp cây hai lá mầm (Magnoliopsida), ngành thực vật hạt kín (Magnoliophyta). Họ thị (Ebenaceae) là một họ thực vật có hoa, nó bao gồm các loài cây như Hồng, Thị, Cậy, Mun. Họ này có khoảng 548 loài cây gỗ và cây bụi thuộc các chi là Diospyros, Euclea, Lissocarpa và Royena. Các loài phần lớn là cây thường xanh và có nguồn gốc ở khu vực nhiệt đới hay cận nhiệt đới, chỉ một số ít các loài cây lá sớm rụng có nguồn gốc ở khu vực ôn đới, đài hoa bền vững trên quả là đặc trưng của họ này, chi thị (Diospyros) là một chi có từ khoảng 450-500 loài, có sự phân bố rộng khắp vùng nhiệt đới, với sự đa dạng lớn nhất về các loài trong khu vực Indomalaya, ở Việt Nam họ Thị có 1 chi Diospyros khoảng 60 loài. Chi này bao gồm một số loài có giá trị thương mại quan trọng hoặc là để lấy quả ăn (bao gồm các loài Hồng, Thị, Cậy như Diospyros kaki và Diospyros virginiana) hoặc là để lấy gỗ. Có hai nhóm gỗ có giá trị thương mại là gỗ mun trơn: loại gỗ mun đen thuần túy (đáng chú ý là Diospyros ebenum, Diospyros mun...) và gỗ mun sọc (mun vàng hay mun Macassar - Diospyros celebica). Trong đó, Diospyros mun là loài rất có giá trị nên đã bị khai thác nhiều, làm cho số lượng Mun tồn tại trong tự nhiên suy giảm nhanh chóng. 1.1.2. Đặc điểm thực vật học Mun là cây gỗ trung bình, rụng lá, cao 7–18 m, đường kính đến 0,3 m hay hơn, cành nhánh nhẵn, tán rậm. Vỏ ngoài đen, nứt dọc nông. Lá đơn mềm, mọc cách, hình trứng nhọn, gân giữa và gân bên nổi rõ, dài 5,5-6,5 cm; rộng 2-2,2 cm, khi khô 6 có màu đen. Hoa nhỏ, màu vàng đơn tính; hoa đực mọc thành xim 3-5 hoa ở nách lá, hoa cái mọc đơn độc. Hoa đực có đài hợp, hình cốc ngắn, ở phần trên chia thành 4 thùy, màu lục. Tràng hợp thành ống, dài 5 mm, ở trên chia thành 4 thùy màu vàng. Nhị 8; bao phấn hình mũi dùi, dài khoảng 3 mm. Quả hình cầu nhỏ, đường kính 1,5– 2 cm màu xanh nhẵn, khô màu đen, vỏ dày, mang đài tồn tại xẻ 4 thuỳ. Mùa hoa Mun thường vào tháng 7. Mun tái sinh bằng hạt và chồi rễ ở gần gốc. Mun là loài cây ưa sáng, mọc chậm, sống lâu (Phạm Hoàng Hộ, 1999) [22]. 1.1.3. Đặc điểm sinh thái Cũng theo Lê Mộng Chân và Lê Thị Huyên, 2003 [10], Trần Hợp, 2002 [25], Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999 [37], Nguyễn Tiến Bân, 2003 [2], Vũ Văn Dũng,1987 [13], Le Comte H (1922- 1933) [82], cây Mun mọc rải rác hay thành từng đám trong trảng cây bụi cao rậm, chịu hạn ở vùng núi đá vôi dưới 800m. Đây là loài đặc hữu của Việt Nam, đã phát hiện mun tại Hà Giang, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Hòa Bình, Ninh Bình, Quảng Bình, Khánh Hòa, Ninh Thuận,...Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường, 2007 [4]. 1.2. Giới thiệu hệ gen sử dụng trong nghiên cứu phân loại phân tử ở thực vật, một số thành tựu nghiên cứu về đa dạng di truyền và tiến hóa phân tử 1.2.1. Giới thiệu một số hệ gen sử dụng trong nghiên cứu phân loại phân tử ở thực vật Nghiên cứu giải mã một số vùng gen bảo thủ cho mục đích phân loại, nhận dạng một số nguồn gen quý là hướng nghiên cứu được phát triển mạnh trên thế giới trong những năm gần đây. Cơ sở của phương pháp này là dựa trên kỹ thuật phân tích DNA còn được gọi là “dấu vân DNA- DNA fingerprint”. Ứng dụng hướng nghiên cứu này giúp nhận biết ranh giới các loài (giám định gen); đánh giá sự phát sinh chủng loại giữa các loài (tiến hóa loài) (Hillils et al., 1996) [74]. Phương pháp được xây dựng dựa trên thành phần và cấu trúc của các vùng gen đặc hữu của các taxon sinh vật, tập trung vào hai vùng gen chính là gen nhân (ITS) và vùng gen lục lạp (cpDNA), nên có hiệu quả cao trong việc định loại và giám định loài. Với các giá trị khoa học nêu trên, đến nay việc xác định trình tự nucleotide vùng gen đặc 7 trưng đang là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các nhà nghiên cứu trong việc phát hiện các loài mới, giải quyết các mối nghi ngờ về vị trí phân loại, đánh giá đầy đủ về tính đa dạng di truyền, quan hệ chủng loại và mức độ tiến hoá của nhiều loài động thực vật và vi sinh vật. Hiện nay, ở Việt Nam hướng nghiên cứu này đang được sử dụng trong nghiên cứu phân loại, định loại, tiến hóa,… trên nhiều đối tượng sinh vật ở Viện Công nghệ sinh học, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam,… 1.2.1.1. Một số vùng gen thuộc hệ gen lục lạp Hệ gen lục lạp (cpDNA) là một phân tử DNA vòng, sợi đơn, mỗi gen thường không lặp lại, có kích thước từ 120 kb - 220 kb. Không giống như các gen nhân, các gen lục lạp chỉ mã hoá các protein cần thiết cho chức năng quang hợp. Hệ gen lục lạp thường được sử dụng cho nghiên cứu phân loại ở thực vật do đặc tính di truyền theo dòng mẹ, không bị tái tổ hợp di truyền cho thế hệ sau và rất bảo thủ (Sato et al., 1999) [100]. Vùng gen nghiên cứu Hình 1.1. Hệ gen lục lạp của cây Arabidopsis thaliana (Sato et al., 1999) Hệ gen lục lạp được đánh giá là sự tích lũy các đột biến theo thời gian, nên phản ánh đúng mức độ tiến hóa của loài. Các gen lục lạp có tốc độ đột biến thấp hơn từ 4 - 5 lần so với gen trong nhân, nhưng nhanh hơn khoảng ba lần so với DNA ty thể thực vật và thường xuyên được sử dụng trong nghiên cứu phân loại. Hiện nay, các vùng gen matK, trnL-trnF, vùng đệm psbA-trnH, rpoC2…hay được sử dụng