Tài liệu Nghiên cứu thành phần, phân bố các loài nưa (amorphophallus spp.) củ có glucomannan và chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía bắc việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRẦN VĂN TIẾN Tên luận án: NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, PHÂN BỐ CÁC LOÀI NƢA (AMORPHOPHALLUS SPP.) CỦ CÓ GLUCOMANNAN VÀ CHỌN LOÀI CÓ TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN TRỒNG Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRẦN VĂN TIẾN Tên luận án: NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, PHÂN BỐ CÁC LOÀI NƢA (AMORPHOPHALLUS SPP.) CỦ CÓ GLUCOMANNAN VÀ CHỌN LOÀI CÓ TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN TRỒNG Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 62 42 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn Văn Dƣ 2. PGS.TS. Hà Văn Huân Hà Nội -2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án "Nghiên cứu thành phần, phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan và chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam" là công trình của riêng bản thân tôi và chưa hề công bố ở bất cứ công trình nào khác. Các số liệu trích dẫn trong Luận án đều chỉ rõ nguồn gốc. Mọi sự giúp đỡ đã có lời cám ơn. Tác giả Luận án Nghiên cứu sinh Trần Văn Tiến LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Văn Dư và PGS. TS Hà Văn Huân. Hai thầy đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu Luận án của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ về kinh phí của đề tài nghiên cứu "Khai thác và phát triển nguồn gen các loài Nưa (Amorphophallus spp) giầu glucomannan" do PGS.TS. Trần Huy Thái làm chủ nhiệm và đề tài "Nghiên cứu nhân giống, trồng và quản lý sau thu hoạch cây Nưa tại tỉnh Hòa Bình" do TS. Nguyễn Văn Dư làm chủ nhiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Công ty Y dược Sông Đà và Hợp tác xã Linh Dược Sơn, tỉnh Hòa Bình đã giúp đỡ về kinh phí và cơ sở vật chất để tôi có thể hoàn thành Luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, phòng đào tạo và các Thầy, Cô Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận án, đặc biệt sự giúp đỡ động viên của các cán bộ phòng Thực vật dân tộc học trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn các hộ nông dân ở xã Vân Hồ, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La; xã Quyết Tiến, huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang; xã Ngọc Sơn, huyện Lac Sơn, tỉnh Hòa Bình đã giúp đỡ tôi triển khai thí nghiệm và xây dựng mô hình của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả sự giúp đỡ đó ! Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2017 Nghiên cứu sinh Trần Văn Tiến DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CT : Công thức CR : Công thức môi trường ra rễ GT : Công thức giá thể đưa cây ra vườn ươm TB : Trung bình NPK : Phân bón NPK OM : Chất hữu cơ CTH : Thời điểm thu hái BQ : Bảo quản TQG : Thời gian bảo quản XLH : Xử lý hạt XVC : Xử lý vết cắt KT : Khử trùng KL : Khối lượng TV :Thời vụ GM : Glucomannan TDZ : Thidiaruzone IAA : Indol acetic acid IBA : Indol butyric acid NAA : 1-Naphthalene acetic acid 2.4-D : 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid BAP : 6-Benzylaminopurine MS : Murashige and Skoog medium WPM : Woody Plant Medium B5 : Gamborg Medium N6 : Chu medium CV % : Sai số thí nghiệm LSD (5%) : Sai khác với mức ý nghĩa 5% MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 4 1.1. Tình hình nghiên cứu về chi Nưa .............................................................. 4 1.1.1. Vị trí và phân loại của chi Nưa ............................................................................ 4 1.1.2. Đặc điểm hình thái của chi Nưa .......................................................................... 4 1.1.3. Đặc điểm về thành phần và phân bố các loài Nưa ............................................. 5 1.1.4. Đặc điểm sinh thái và sinh trưởng phát triển của loài Nưa củ có glucomannan7 1.1.5. Giá trị và tình hình sử dụng các loài Nưa ........................................................... 9 1.2. Khái quát nghiên cứu về glucomannan trong củ Nưa .............................. 11 1.2.1. Giới thiệu về glucomannan trong củ Nưa......................................................... 11 1.2.2. Nghiên cứu đánh giá hàm lượng glucomannan trong củ Nưa........................ 13 1.3. Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây Nưa ......................................... 14 1.3.1. Trên thế giới......................................................................................................... 14 1.3.2. Ở Việt Nam.......................................................................................................... 17 1.4. Tình hình nghiên cứu trồng, thu hoạch và chế biến Nưa trên thế giới và ở Việt Nam ....................................................................................................... 17 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................... 17 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam..................................................................... 25 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 28 2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu.............................................. 28 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 28 2.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu...................................................................... 28 2.2. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 29 2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 29 2.3.1. Phương pháp kế thừa .......................................................................................... 29 2.3.2. Phương pháp điều tra và thu thập mẫu vật ....................................................... 29 2.3.3. Phương pháp đánh giá thành phần loài ............................................................. 30 2.3.4. Phương pháp lựa chọn loài Nưa có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam ........................................................................................ 31 2.3.5. Phương pháp điều tra tri thức bản địa về khai thác và sử dụng loài Nưa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam .................................................................... 33 2.3.6. Phương pháp nghiên cứu nhân giống Nưa ....................................................... 33 2.3.7. Phương pháp nghiên cứu một số kỹ thuật trồng Nưa ...................................... 41 2.3.8. Chỉ tiêu theo dõi số liệu và phương pháp xác định.......................................... 45 2.3.8.5. Theo dõi về sâu bệnh hại ...................................................................47 2.3.9. Xử lý số liệu......................................................................................................... 47 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 48 3.1. Thành phần loài, phân bố và tri thức bản địa về các loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam ................................................. 48 3.1.1. Thành phần loài ................................................................................................... 48 3.1.2. Đặc điểm phân bố ............................................................................................... 59 3.1.3. Sơ đồ phân bố các loài Nưa củ có glucomannan ............................................. 63 3.1.4. Tri thức bản địa về khai thác và sử dụng loài Nưa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam ........................................................................................................ 69 3.2. Loài Nưa củ chứa glucomannan có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam .................................................................. 73 3.3. Nghiên cứu nhân giống loài Nưa konjac ở Việt Nam .............................. 74 3.3.1. Nhân giống hữu tính loài Nưa konjac ............................................................... 74 3.3.2. Nhân giống loài Nưa konjac bằng củ ................................................................ 79 3.3.3. Nghiên cứu nhân giống cây Nưa konjac bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào................................................................................................................................... 83 3.4. Nghiên cứu trồng Nưa konjac ở Việt Nam ..................................................... 95 3.4.1. Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới sinh trưởng phát triển cây Nưa konjac ............................................................................................................................. 95 3.4.2. Ảnh hưởng độ che sáng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac.......... 99 3.4.3. Ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng và phát triển của cây Nưa konjac ........................................................................................................................... 102 3.4.4. Ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac ...... 106 3.4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac.................................................................................................... 109 3.4.6. Sự tích lũy glucomannan trong củ Nưa konjac trong các giai đoạn sinh trưởng phát triển........................................................................................................... 113 3.4.7. Trồng thử nghiệm cây Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam ..................................................................................................................... 114 3.4.8. Nghiên cứu sâu bệnh hại cây Nưa konjac ở Việt Nam ................................. 116 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ ................................................................................. 118 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN..................................................... 120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................................................... 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 122 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng cacbohydrat trong một số loài thuộc chi Amorphophallus ở Trung Quốc ...............................................................................................................12 Bảng 3.1. Thành phần các loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..................................................................................................................48 Bảng 3.2. Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo độ cao ở miền núi phía Bắc Việt Nam ............................................................................................................59 Bảng 3.3. Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo sinh cảnh ở miền núi phía Bắc Việt Nam ....................................................................................................60 Bảng 3.4. Phân bố của 6 loài Nưa củ có glucomannan theo hướng phơi .................62 ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..................................................................................62 Bảng 3.5. Tọa độ bắt gặp loài Nưa konjac ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..............63 Bảng 3.6. Tọa độ bắt gặp loài Nưa chuông ở miền núi phía Bắc Việt Nam.............64 Bảng 3.7. Tọa độ bắt gặp loài Nưa đầu nhăn ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..........66 Bảng 3.8. Tọa độ bắt gặp loài Nưa krausei ở miền núi phía Bắc Việt Nam .............67 Bảng 3.9. Tọa độ bắt gặp loài Nưa vân nam ở miền núi phía Bắc Việt Nam ...........68 Bảng 3.10. Tọa độ bắt gặp loài Nưa yuloensis ở miền núi phía Bắc Việt Nam .......69 Bảng 3.11. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của 6 loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam .....................................................................................73 Bảng 3.12. Ảnh hưởng thời điểm thu hái quả Nưa konjac tới tỷ lệ nảy mầm của hạt ...................................................................................................................................74 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản hạt tới.......................................76 tỷ lệ nảy mầm của hạt Nưa konjac ............................................................................76 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản hạt tới .............................................77 tỷ lệ nảy mầm của hạt Nưa konjac ............................................................................77 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý hạt Nưa konjac tới tỷ lệ nảy mầm của hạt và sinh trưởng phát triển của cây con trong vườn ươm ................................78 Bảng 3.16. Ảnh hưởng phương pháp xử lý vết cắt củ tới tỷ lệ nảy chồi ..................80 của củ con ..................................................................................................................80 Bảng 3.17. Ảnh hưởng phương pháp bảo quản củ giống tới tỷ lệ nảy chồi, tỷ lệ nhiễm bệnh, tỷ lệ sống của cây Nưa konjac ..............................................................81 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của loại hóa chất và thời gian khử trùng đến khả năng tạo mẫu sạch in vitro .......................................................................................................84 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro ...........................................................................................................86 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro ...87 Bảng 3.21. Ảnh hưởng tổ hợp của BAP và Kinetin đến khả năng tái sinh chồi Nưa konjac in vitro ...........................................................................................................89 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng ra rễ của chồi Nưa konjac in vitro ...........................................................................................................91 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của IBA đến khả năng ra rễ của chồi Nưa konja in vitro ....93 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của loại giá thể đến tỷ lệ sống của cây Nưa konjac in vitro trồng ở vườn ươm......................................................................................................94 Bảng 3.25. Ảnh hưởng khối lượng củ tới khả năng sinh trưởng ................................96 của cây Nưa konjac ....................................................................................................96 Bảng 3.26. Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới kích thước củ cây Nưa konjac ......97 Bảng 3.27. Ảnh hưởng khối lượng củ giống tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac .....................................................................98 Bảng 3.28. Ảnh hưởng độ che sáng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac .................99 Bảng 3.29. Ảnh hưởng độ che sáng tới kích thước củ cây Nưa konjac ..................100 Bảng 3.30. Ảnh hưởng độ che sáng tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac..........................................................................................101 Bảng 3.31. Ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac .............103 Bảng 3.32. Ảnh hưởng thời vụ trồng tới kích thước củ cây Nưa konjac ................104 Bảng 3.33. Ảnh hưởng thời vụ trồng tới năng suất củ và .......................................105 hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac.................................................105 Bảng 3.34. Ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac .............106 Bảng 3.35. Ảnh hưởng mật độ trồng tới kích thước củ cây Nưa konjac ................107 Bảng 3.36. Ảnh hưởng mật độ trồng tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac..........................................................................................108 Bảng 3.37. Ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng của cây Nưa konjac ......................................................................................................................110 Bảng 3.38. Ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới kích thước củ cây Nưa konjac ......................................................................................................................111 Bảng 3.39. Ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới năng suất củ và hàm lượng glucomannan trong củ cây Nưa konjac ...................................................................112 Bảng 3.40. Tích lũy glucomannan trong củ Nưa konjac ........................................114 trong các giai đọan sinh trưởng phát triển...............................................................114 Bảng 3.41. Kết quả trồng thử nghiệm cây Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam ..........................................................................................................115 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Hình ảnh nghiên cứu đánh giá thành phần loài Nưa củ có glucomannan ở miền núi phía Bắc Việt Nam .....................................................................................51 Hình 3.2. Hình ảnh Nưa konjac ................................................................................52 Hình 3.3. Hình ảnh Nưa chuông ...............................................................................54 Hình 3.4. Hình ảnh Nưa đầu nhăn.............................................................................55 Hình 3.5. Hình ảnh Nưa krausei................................................................................56 Hình 3.6. Hình ảnh Nưa vân nam .............................................................................57 Hình 3.7. Hình ảnh Nưa yuloensis ............................................................................58 Hình 3.8. Sơ đồ phân bố loài Nưa konjac ở miền núi phía Bắc Việt Nam ...............63 Hình 3.9. Sơ đồ phân bố loài Nưa chuông ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..............64 Hình 3.10. Sơ đồ phân bố loài Nưa đầu nhăn ở miền núi phía Bắc Việt Nam .........65 Hình 3.11. Sơ đồ phân bố loài Nưa krausei ở miền núi phía Bắc Việt Nam ............66 Hình 3.12. Sơ đồ phân bố loài Nưa vân nam ở miền núi phía Bắc Việt Nam ..........67 Hình 3.13. Sơ đồ phân bố loài Nưa yuloensis ở miền núi phía Bắc Việt Nam ........68 Hình 3.14. Khai thác củ Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang .................70 Hình 3.15. Củ Nưa konjac được bảo quản trước khi chế biến tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang ............................................................................................................71 Hình 3.16. Hình ảnh chế biến Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang ........72 Hình 3.17. Bột được nghiền từ củ Nưa konjac tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang ..72 Hình 3.18. Món "Mò Gỉ" làm từ bột Nưa konjac chế biến tại huyện Quản Bạ, Hà Giang 73 Hình 3.19. Hình ảnh nhân giống hữu tính cây Nưa konjac.......................................79 D10: Trồng cây Nưa konjac củ được bảo quản trong cát .........................................83 Hình 3.20. Hình ảnh nhân giống Nưa konjac bằng củ ..............................................83 Hình 3.21. Đỉnh sinh trưởng Nưa konjac nảy chồi trên môi trường MS ..................85 Hình 3.22. Hỉnh ảnh tái sinh chồi Nưa konjac in vitro .............................................88 Hình 3.23. Chồi Nưa konjac trên môi trường bổ sung 2 mg/l BAP + 0,2 mg/l Kinetin sau 2 tuần nuôi cấy .......................................................................................90 Hình 3.24. Hình ảnh chồi Nưa konjac in vitro ra rễ trên môi ...................................92 Hình 3.25. Hình ảnh chồi Nưa konjac in vitro ra rễ trên môi trường CR2 có bổ sung IBA .. 93 Hình 3.26. Cây Nưa konjac nuôi cấy mô trồng ở Vườn ươm trên giá thể 50% đất tấng B: 30% cát: 20 % trấu hun ................................................................................95 Hình 3.27. Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng độ che sáng tới sinh trưởng của cây Nưa konjac ..............................................................................................................102 Hình 3.28. Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng thời vụ trồng tới sinh trưởng và phát triển của cây Nưa konjac .........................................................................................106 Hình 3.29. Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng mật độ trồng tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac ...............................................................................................109 Hình 3.30. Hình ảnh nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp lượng phân NPK tới sinh trưởng và phát triển cây Nưa konjac .......................................................................113 C13: Trồng dưới tán Mận ở huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La ......................................116 Hình 3.31. Hình ảnh nghiên cứu trồng thử nghiệm cây Nưa konjac ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam ...................................................................................116 Hình 3.32. Hình ảnh nghiên cứu sâu bệnh hại cây Nưa konjac ở Việt Nam ..........117 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Một số loài trong chi Nưa Amorphophallus, thuộc họ Ráy (Araceae) củ có chứa glucomannan, một loại đường phân tử lớn có cấu trúc mạch đã và đang được trồng ở nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, v.v. để lấy củ làm nguyên liệu chế biến thực phẩm và thực phẩm chức năng [1]. Theo Chua M., Baldwin TC., Hocking TJ., Chan K. (2010) thì củ một số loài Nưa chứa glucomannan, một loại đường polysaccharide tan trong nước. Các sản phẩm chứa glucomamnan trong củ Nưa, có tác dụng điều chỉnh nồng độ đường, làm giảm tỷ lệ mỡ trong máu, làm giảm sự thèm ăn ở người béo phì. Ngoài ra, nó còn kích thích lên nhu động của dạ dày và ruột nên có tác dụng nhuận tràng. Bột Nưa konjac còn được sử dụng trong mỹ phẩm để làm đẹp da [2]. Ở Trung Quốc, chỉ riêng tỉnh Vân Nam, hàng ngàn hecta đất đồi núi được sử dụng để trồng Nưa. Hiện tại ở Trung Quốc có từ vài chục tới hàng trăm công ty kinh doanh các sản phẩm bột Nưa. Theo Liu Peiying và cộng sự (2004) ở Trung Quốc có 30 ngàn hecta đất trồng Nưa làm nguyên liệu bột Nưa konjac [3, 4]. Ở Nhật Bản, chỉ 2 vùng Jinnejo và Uedama, ngay từ những năm 70 của thế kỷ trước, hàng năm khoảng hơn 15 nghìn ha Nưa konjac (Amorphophallus konjac) đã được trồng và sản lượng tới hàng trăm nghìn tấn, đem về nguồn lợi tới gần 2 tỉ Yên. Do tầm quan trọng của nguồn lợi từ củ Nưa, nên loài cây này đã được nhập trồng từ Nhật Bản vào New Zealand từ hàng chục năm trước [5]. Ở Việt Nam, củ cây Nưa đã được sử dụng làm thức ăn truyền thống từ lâu đời của người dân tộc ở một số tỉnh miền núi phía Bắc. Tuy nhiên, củ Nưa chỉ được khai thác sử dụng trong phạm vi hẹp ở một số địa phương với các món ăn được chế biến giống như đậu phụ gọi là món Mò gỉ (tiếng Nùng) hay Cò ký thơ (tiếng Mông), mỳ, bánh rán,.v.v. [6]. Do nắm được các công dụng của bột củ Nưa như vậy, ở Việt Nam năm 2010 Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho tiến hành thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản về các loài Nưa cho glucomannan do Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật chủ trì. Năm 2012, để tiếp tục phát triển vấn đề nghiên cứu, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã đề xuất Nhiệm vụ “Khai thác và Phát triển nguồn gen cây Nưa (Amorphophallus spp.) giàu glucomannan” và đã 2 được Bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt cho tiến hành thực hiện. Các nghiên cứu đã chỉ ra được một số loài Nưa có hàm lượng glucomannan, đặc điểm phân bố và đã có những nghiên cứu bước đầu về nhân giống và trồng các loài Nưa này [6, 7]. Bên cạnh đó, theo số liệu của Tổng cục thống kê năm 2016, các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam với địa hình là đồi núi, người dân thu nhập bình quân đầu người thấp với 337,2 nghìn đồng/tháng. Do thu nhập của người dân thấp nên tỷ lệ hộ đói nghèo rất cao là 41,42%, nhiều hộ thiếu ăn 2 - 6 tháng/năm. Thực tế các tỉnh này có diện tích đất canh tác nông nghiệp lớn, tuy nhiên hầu hết chỉ trồng Lúa, trồng Ngô,.v.v. năng suất thấp, giá trị kinh tế thấp, chi phí đầu tư và công lao động bỏ ra lớn nên các cây trồng này không đem lại lợi ích kinh tế cao cho vùng. Trong khi lực lượng lao động địa phương dư thừa, điều kiện thời tiết khí hậu khá thuận lợi cho nhiều cây trồng như ngô, khoai tây, đỗ tương, Nưa….. sinh trưởng, phát triển thì việc việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng là một trong những giải pháp cần được quan tâm đẩy mạnh nhằm nâng cao thu nhập tiến tới xóa đói giảm nghèo và phát triển kinh tế cho các tỉnh này [7]. Xuất phát từ những lý do trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu thành phần, phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan, lựa chọn loài có triển vọng phát triển trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam” làm đề tài nghiên cứu luận án của mình. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Đánh giá được thành phần và phân bố các loài Nưa (Amorphophallus spp.) củ có glucomannan ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam; - Lựa chọn được loài nưa có glucomannan cao và triển vọng phát triển trồng để nhân giống, trồng ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam; - Nhân giống và trồng thử nghiệm loài Nưa có triển vọng phát triển ở một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận án góp phần bổ sung và hoàn chỉnh kiến thức về các loài Nưa (Amorphophalluss spp.) thuộc chi (Amorphophalluss) ở Việt Nam. Bên cạnh đó kết quả luận án còn nhằm phục vụ cho các nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn trên các lĩnh vực khác nhau của loài Nưa. 3 - Ý nghĩa thực tiễn: Là cơ sở khoa học cho việc phát triển một số giống Nưa có hàm lượng glucomannan cao ở Việt Nam, phục vụ sản xuất thực phẩm chức năng và một số ngành khác. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên đánh giá cứu thành phần loài, phân bố, tri thức bản địa và kỹ thuật nhân giống, trồng các loài Nưa củ có chứa glucomannan ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam. 5. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục luận án cấu trúc gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu - 25 trang, Chương 2: Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu - 22 trang, Chương 3: Kết quả quả nghiên cứu và thảo luận - 70 trang. 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu về chi Nƣa 1.1.1. Vị trí và phân loại của chi Nưa Theo từ điển cây thuốc Việt Nam của Võ Văn Chi (2012) và các tài liệu phân loại thực vật trên thế giới vị trí phân loại của chi Nưa trong giới thực vật như sau: Giới: Thực vật (Plantae) Ngành: Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp: Hành (Liliopsida) Bộ: Ráy (Arales) Họ: Ráy (Araceae) Chi: Nưa (Amorphophallus) Nưa là tên gọi chung của một số loài thuộc chi Amorphophallus. Tên gọi khác: Khoai Nưa, Khoai ngái, Tò ngủ (Tày), Mò gỉ (Nùng), Cò kí thơ (H'mông) [8, 9, 10]. 1.1.2. Đặc điểm hình thái của chi Nưa Các loài trong chi Nưa là cây thảo, thân củ, chiều cao từ 10 cm (A. pulsilus) tới hàng mét [11, 12]. Củ của cây Nưa có nhiều hình dạng khác nhau, từ thuôn dài, hình củ cải, hình cầu hay hình đầu, không hiếm loài có thân củ phần trên gần hình cầu nhưng phần dưới lại phân nhánh. Trọng lượng và kích thước củ Nưa cũng rất khác nhau, có thể vài chục gram lên tới vài nghìn gram, kích thước có thể vài centimet tới vài chục centimet đường kính. Đỉnh củ thường lõm xuống ít nhiều, giữa là chồi đỉnh, sau phát triển thành lá hoặc hoa tùy theo tuổi của cây (thường là 3 năm tuổi). Ở dưới chồi đỉnh có 8 đến 12 chồi bên. Trong nhiều trường hợp (A. konjac, A. yuloensis, A. corrugatus), các chồi bên phát triển ít nhiều dài ra dạng như thân rễ ở Khoai nước (Colocasia esculenta L.) ngầm dưới đất, đỉnh các thân rễ này sau phát triển thành củ con; hay dạng củ nhánh (không có phần thân rễ dài) như ở Khoai sọ (Colocasia esculenta var. antiquorum L.). Chồi đỉnh được bao quanh bởi các lớp lá vảy (cataphyll) để bảo vệ chồi non. Các lá vảy dài ra đồng thời với sự phát triển của lá (hoặc cụm hoa), bao bọc phần dưới của cuống lá hoặc cuống cụm hoa và khô dần khi lá hay cụm hoa trưởng thành, khô xác và tàn nhanh chóng. 5 Rễ cây Nưa là dạng rễ chùm, thường tập trung ở phần đỉnh của củ, xuất phát ngay dưới chồi đỉnh. Rễ thường mập, dài tới 15 cm. Lá cây Nưa thường đơn độc, ít khi có 2-3 lá cùng với nhau; cuống lá thường mập, màu xanh, có đốm trắng, hoặc màu nâu có đốm trắng, hoặc có nhiều chấm đen, ngoài nhẵn, ít khi có gai mềm, ngoài bao bọc bởi lá vảy ở phần gốc lúc non. Phiến lá đơn, thường xẻ 3 thùy lớn, các thùy lớn lại xẻ thứ cấp 2 đến nhiều lần thành các phiến dạng lá “chét” hình lông chim. Cũng giống như các chi trong họ Ráy, cụm hoa của Nưa là cụm hoa dạng bông mo, lưỡng tính, đơn độc; mo và bông nạc đa dạng về hình dạng và kích thước; bông nạc thường chia 3 phần: phần cái mang các hoa cái ở phía dưới, tiếp theo là phần hoa đực rồi tới phần phụ (phần bất thụ) rất đa dạng về kích thước cũng như hình dạng [12, 3]. 1.1.3. Đặc điểm về thành phần và phân bố các loài Nưa 1.1.3.1. Đặc điểm thành phần loài Nưa Trên thế giới chi Nưa có khoảng 200 loài phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới thuộc Châu Phi và Châu Á [13, 14]. Tài liệu về chi Nưa ở Việt Nam chủ yếu là các công trình về phân loại chi Nưa. Các loài Nưa đầu tiên ở Việt Nam được Gagnepain tổng hợp và mô tả trong bộ sách Thực vật chí Đại cương Đông dương (1942) với 5 loài. Đó là Nưa chuông (A. campanulatus Bl. = A. paeoniifolius Nicolson), Nưa rex (A. rex Prain = A. paeoniifolius Nicolson), Nưa đứt đoạn (A. interruptus Engl.), Nưa rivieri (A. rivieri Dur. = A. konjac K. Koch) và Nưa bắc bộ (A. tonkinensis Engl.) [15]. Trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” năm 1993, Phạm Hoàng Hộ đã thống kê và mô tả 7 loài [16]. Từ năm 1994-2000, nhiều loài Nưa mới cho khoa học đã được một số nhà thực vật mô tả từ các mẫu thu được ở Việt Nam làm cho số loài trong chi Nưa tăng lên nhanh chóng. Năm 2003, trong cuốn “Cây cỏ Việt Nam” được tái bản, Phạm Hoàng Hộ đã ghi nhận được 18 loài Nưa ở Việt Nam [17]. Trong các bài báo công bố năm 2001 và 2004, Nguyễn Văn Dư và cộng sự cũng mô tả 3 loài Nưa mới cho khoa học đó là các loài A. orchroleucus V.D. Nguyen & Hett., A. synandrifer Hett. & Nguyen V.D., A. sinuatus V.D. Nguyen & Hett. và bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam 6 loài A. coudercii, A. corrugatus, A. mekongensis và A. yunnanensis [10, 18]. Những phát hiện này đã làm cho số loài của chi này lên tới 25 6 loài ở Việt Nam. Trong báo cáo nghiên cứu "Đặc trưng glucomannan một số loài Nưa ở Việt Nam" năm 2010 và báo cáo luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu thành phần hóa học, quy trình tách triết, biến tính hóa học và khả năng ứng dụng của glucomannan từ củ một số loài Nưa (Amorphophallus spp.) ở Việt Nam" năm 2011, Nguyễn Tiến An đã công bố 5 loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam là A. corrugatus, A. paeoniifolius, A. panomemsis, A. scaber, A. tonkinensis. Trong báo cáo đề tài "Nghiên cứu trồng và phát triển cây Nưa konjac (Amorphophallus konjac C. Koch) và một số loài khác trong chi Nưa (họ Ráy – Araceae) ở Việt Nam hướng tới việc lấy củ làm nguyên liệu sản xuất thực phẩm chức năng và thuốc điều trị bệnh tiểu đường, mỡ máu và béo phì” Nguyễn Văn Dư và cộng sự năm 2012 chỉ ra rằng có 5 loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam là A. konjac, A. corrugatus, A. krausei, A. paeoniifolius, A. yunnanensis. Như vậy, đã có những nghiên cứu về các loài Nưa củ có glucomannan ở Việt Nam, cụ thể với những nghiên cứu của Nguyễn Tiến An (2011) và Nguyễn Văn Dư (2012) thì có 8 loài Nưa củ có glucomannan và trong số 8 loài này thì có 6 loài ghi nhận phân bố ở miền núi phía Bắc Việt Nam là A. konjac, A. corrugatus, A. krausei, A. paeoniifolius, A. yunnanensis, A. tonkinensis [6, 19, 20]. 1.1.3.2. Đặc điểm phân bố các loài Nưa Các loài trong chi Nưa phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới thuộc Châu Phi và Châu Á (Hetterscheid và Ittenbach, 1996; Sedayu, 2010) [13, 14]. Chúng là các loài thực vật đặc hữu của các vùng rừng mưa nhiệt đới của Đông Nam Á. Các loài Nưa được phân bố từ dãy Himalaya qua Đông Dương (Myanmar,Thái Lan, Campuchia, Lào và Việt Nam), tới Philippines, từ Tây Nam (tỉnh Vân Nam) và Tây Bắc (Thiểm Tây, Ninh Hạ, Giang Tô) Trung Quốc (Liu, 2004) [3] lên tới cả Nhật Bản. Những loài này có thể được tìm thấy ở bìa rừng, rừng cây chu kì ngắn, vùng đá vôi, phổ biến nhất là ở rừng thứ sinh. Các loài trong chi Nưa phân bố rộng rãi ở các đai độ cao từ vài mét so với mực nước biển, tới hơn 2.000 m. Trong số đó, các loài Nưa củ có glucomannan thường mọc và phát triển ở độ cao từ 300-2.500m so với mặt nước biển, nơi có khí hậu mát quanh năm. Nhiệt độ trung bình cả năm thích hợp nhất cho các loài Nưa vào khoảng 24oC [13, 21, 3]. Ở Việt Nam với 25 loài Nưa phân bố trong phạm vi cả Nước trong đó có 8 loài phân bố ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam, 17 loài còn lại phân bố đa dạng theo nhiều điều kiện sinh thái khác nhau từ Bắc vào Nam của Việt Nam (Bảng 1.1.). 7 1.1.4. Đặc điểm sinh thái và sinh trưởng phát triển của loài Nưa củ có glucomannan  Đặc điểm sinh thái Các loài Nưa sinh trưởng tốt trong môi trường bóng râm với đất thoát nước nhanh và giàu mùn khoáng có độ pH từ 6,5 đến 7,5. Đặc biệt đối với các loài Nưa có hàm lượng glucomannan cao cần điều kiện tránh ánh sáng trực tiếp thấp và nhiệt độ thích hợp từ 20-250C. Nhiệt độ cao và ánh sáng cường độ mạnh chiếu trực tiếp sẽ làm cháy lá, làm ngắn chu kỳ sinh trưởng của cây, đặc biệt dễ phát sinh bệnh thối củ [13, 12, 22].  Đặc điểm sinh trưởng và phát triển Liu & cs (1998) khi nghiên cứu về sinh trưởng và phát triển của một số loài Nưa ở Trung Quốc đã chỉ ra các điều kiện sinh thái của Nưa. Theo nhóm nghiên cứu, Nưa không phải là cây đòi hỏi nhiều nước, không chịu được ngập úng. Về nhiệt độ, Nưa là cây ưa ấm, có khả năng chịu biến thiên nhiệt độ từ 5 - 43 oC, nhiệt độ tối thích là 20 - 25oC, khi nhiệt độ xuống dưới 0oC và lên trên 48oC cây sẽ chết sau 5 ngày. Nghiên cứu này cũng đưa ra một số mức nhiệt tối thích cho sự phát triển của củ và rễ, khả năng lai của một số loài Nưa và thu được nhiều kết quả khả quan [1]. Đặc điểm ưa bóng râm và dễ bị ảnh hưởng với nhiệt độ cao của các loài Nưa củ có glucomannan được cho rằng có liên quan đến môi trường sống ban đầu của nó, nguồn gốc chủ yếu là ở rừng mưa nhiệt đới ở vùng Đông Nam Á [23]. Cây Nưa sinh trưởng và phát triển theo mùa, chúng thường rụng lá vào mùa đông hay mùa khô, thời gian ngủ sinh lý của Nưa kéo dài từ 60 - 80 ngày và không thể có bất kỳ tác nhân nào có thể phá vỡ trạng thái ngủ để hình thành chồi trong giai đoạn này. Sau khi ngủ, cây bắt đầu nảy chồi, lá phát triển mạnh để hình thành củ mới. Trong tự nhiên, Nưa cần ít nhất 3 năm để phát triển đủ lớn và có thể ra hoa. Do đó, Nưa được đánh giá là cây sinh trưởng chậm và cho năng suất thấp [24]. Ngoại trừ một số loài cây thường xanh (ví dụ như A. coataneus và A. pingbianensis) (Hetterscheid và Ittenbach, 1996), tất cả các loài Amorphophallus có giai đoạn ngủ khác nhau, điều này ảnh hường đến chu kì sinh trưởng và thu hoạch. Thông thường nhất, cây Nưa được trồng vào mùa xuân (tháng 3, 4) và trưởng thành sau 6 đến 7 tháng (tháng 10, 11). Trong khoảng thời gian này, bộ lá chết đi và cây trải qua mùa đông trong trạng thái thân củ ngủ trong khoảng 6 tháng, cho đến khi lại sinh trưởng tiếp vào mùa Xuân năm sau [12, 22].