(Luận văn thạc sĩ) 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 CÔNG NGHỆ

Nguyễn Mạnh Linh

PHÂN LOẠI MỘT SỐ LOÀI 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: 8 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 quả nghiên cứu trong luận văn này là cơng trình
nghiên cứu của tơi dựa trên những tài liệu, số liệu do chính tơi tự tìm hiểu và
nghiên cứu. Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách
quan nhất. Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên
cứu nào. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực nếu sai tôi hồn
chịu trách nhiệm.
Hải Phịng, ngày 25 tháng 10 năm 2021

Người cam đoan

Nguyễn Mạnh Linh


ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được Luận văn cao học này, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu
sắc tới PGS. TS. Đàm Đức Tiến đã trực tiếp định hướng, tận tình hướng dẫn tơi.
Tơi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Tài ngun và Mơi trường biển và cán bộ

Phịng Sinh thái và Tài nguyên Thực vật biển - Viện Tài nguyên và Môi trường
biển đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình học tập và làm nghiên
cứu đề tài.
Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm chuyến khảo sát hỗn hợp lần thứ 7 giữa
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Hàn lâm Khoa học Nga
bằng tàu “Viện sĩ Oparin” trong vùng biển Việt Nam; cùng đề tài Nafosted:
“Nghiên cứu cơ bản đa dạng sinh học Sinh vật phù du biển Việt Nam: sự đa dạng
hình thái và di truyền các chi tảo Hai roi sống đáy: Gambierdiscus, Ostreopsis,
Coolia và Prorocentrum”, mã số: NCCB.106.06-2017.305 đã tạo điều kiện cho
tôi tham gia thu mẫu nghiên cứu trong luận văn, và tặng cho tôi những tài liệu
chuyên khảo về phân loại rong biển.
Tôi xin cảm ơn cán bộ Phịng Cơng nghệ Tế bào Thực vật – Viện Công
nghệ Sinh học đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình làm nghiên
cứu Sinh học phân tử.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo cùng các thầy cô giáo
Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Gia đình, người thân, bạn bè và
đồng nghiệp - những người đã ln động viên, tạo điều kiện cho tơi 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
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................2
3. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................2
3.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn....................................................................................2
3.3. Những điểm mới của luận văn ...............................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................4
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN ............................................................4
1.1.1. Định nghĩa và phân loại ......................................................................4
1.1.2. Đặc điểm sinh thái của rong biển .......................................................6
1.1.2.1. Khái quát về điều điện tự nhiên, môi trường sống của rong biển 6
1.1.2.2. Phân bố của rong biển.................................................................8
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG BIỂN CHI ULVA ......................9
1.2.1. Hệ thống phân loại và đa dạng thành phần loài ..................................9
1.2.1.1. Quan điểm và tình hình nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva
trên thế giới ..............................................................................................9
1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu và các hệ thống phân loại rong biển chi
Ulva tại Việt Nam ...................................................................................12
1.2.2. Giá trị sinh thái và kinh tế của chi Ulva ...........................................15
1.2.2.1. Sinh thái và giá trị sinh thái của rong biển Ulva .......................15
1.2.2.2. Các hoạt chất sinh học và giá trị kinh tế của chi Ulva ..............16
1.3. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DNA BARCODING TRONG NGHIÊN
CỨU RONG BIỂN .......................................................................................18
1.3.1. Sơ lược về hệ gen Lạp thể (Plastome) và gen mã hóa yếu tố kéo dài
EF-Tu (tufA) trong rong Lục ......................................................................18

1.3.2. Ứng dụng chỉ thị DNA barcoding (tufA) trong 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 và 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 2. 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 bằng PCR ...................................31
2.2.4.4. Phương pháp tinh sạch sản phẩm PCR và giải trình tự gen ......32
2.2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu .........................................................33

2.2.5. Xây dựng khóa phân loại các lồi rong biển chi Ulva phân bố tại Hải
Phòng .........................................................................................................33
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................34
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU....................................................................34
3.1.1. Kết quả nghiên cứu phân loại hình thái ............................................34
3.1.1.1. Thành phần loài và phân bố của rong biển chi Ulva tại Hải
Phịng .....................................................................................................34
3.1.1.2. Đặc điểm hình thái của một số loài rong biển thuộc chi Ulva
phân bố tại Hải Phòng. ..........................................................................39
3.1.2. Kết quả sinh học phân tử DNA barcoding ........................................53


v
3.1.2.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số ................................................53
3.1.2.2. Kết quả nhân gen (PCR) ............................................................55
3.1.2.3. Kết quả 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
1. KẾT LUẬN ...............................................................................................63
2. 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. 1. Thành phần sắc tố đặc trưng của các ngành rong biển Việt Nam........6
Bảng 1. 2. Các loài rong biển chi Enteromorpha và Ulva phân bố tại Việt Nam
được chỉnh lý ......................................................................................................13
Bảng 2. 1. Thông tin bộ mẫu nghiên cứu ...........................................................26
Bảng 2. 2. Dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu sinh học phân tử ............27
Bảng 2. 3. Các loại hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu ............................27
Bảng 2. 4. Các dung dịch đệm cần pha trong nghiên cứu ..................................28
Bảng 2. 5. Trình tự mồi sử dụng trong phản ứng PCR .......................................31
Bảng 2. 6. Chu trình nhiệt của phản ứng PCR ....................................................31

Bảng 2. 7. Một số mẫu rong biển chi Ulva trên Genbank được sử dụng trong
nghiên cứu ..........................................................................................................33
Bảng 3. 1. Thành phần loài và phân bố của rong biển Ulva tại Hải Phòng ........34
Bảng 3. 2. So sánh sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu ...36
Bảng 3. 3. Phân bố rong biển Ulva theo độ sâu tại Hải Phòng ...........................38
Bảng 3. 4. Kết quả tách chiết DNA tổng số của các mẫu nghiên cứu ................54
Bảng 3. 5. Đa dạng thành phần loài rong biển chi Ulva .....................................60


viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Phân chia khu hệ rong biển..................................................................9
Hình 1. 2. Bản đồ phân bố của các lồi rong biển chi Ulva trên thế giới ...........15
Hình 1. 3. Sơ đồ cấu tạo siêu hiển vi của lục lạp cùng cpDNA (số 11) ..............19
Hình 2. 1. Vị trí các điểm khảo sát .....................................................................25
Hình 3. 1. Số lượng lồi rong biển chi Ulva phân bố tại các điểm nghiên cứu ..35
Hình 3. 2. Phân bố rộng của các lồi rong biển chi Ulva tại Hải Phịng .............36
Hình 3. 3. Phân tích Cluster so sánh sự tương đồng thành phần lồi giữa các
điểm nghiên cứu .................................................................................................37
Hình 3. 4. Phân tích trên biểu đồ 2D-MDS về độ tương đồng thành phần loài
giữa các khu vực nghiên cứu ..............................................................................38
Hình 3. 5. Kết quả điện di DNA tổng số trên gel algarose 1.5% ........................55
Hình 3. 6. Kết quả điện di sản phẩm PCR trên gel agarose 1.5% .......................55
Hình 3. 7. Kết quả giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi tufGF4 ......................56
Hình 3. 8. Kết quả giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi GtufAR ....................57
Hình 3. 9. Kết quả giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi tufGF4 ......................57
Hình 3. 10. Kết quả giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi GtufAR ..................57
Hình 3. 11. Kết quả Blast với trình tự gen 210098 trên Genabank .....................58
Hình 3. 12. Kết quả Blast với trình tự gen 210259 trên Genbank ......................58
Hình 3. 13. Mối quan hệ di truyền giữa Ulva lactuca tại Hải Phòng với một số

loài rong biển chi Ulva trên thế giới ...................................................................62


ix
GIẢI THÍCH MỘT SỐ CÁCH VIẾT TÊN KHOA HỌC ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG LUẬN VĂN
Tên khoa học của các taxon bậc dưới họ
1. Chữ in nghiêng và khơng đậm
Ví dụ: Ulva prolifera, Ulva reticulata, Ulva papenfussii, Ulva intestinali
2. Chữ đứng (không nghiêng) và in đậm
Ví dụ: Ulva prolifera, Ulva reticulata, Ulva papenfussii, Ulva intestinali
Đây là cách viết chuẩn thường gặp trong các cơng trình, tạp chí về phân
loại thực vật có uy tín như: Taxon, Blumea, Botanical Journal of the Linnean
ociety, Kew Bulletin, Annals of the Missouri Botanical Garden, Novon,
Adansonia, rittonia, Harvard Papers in Botany, Plant Systematic and Evolution…
và Thực vật chí các nước.


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Phân loại thực vật học là cơ sở khoa học cho rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu
quan trọng như Sinh thái học, Tài nguyên thực vật, Tiến hóa và đa dạng thực vật,
Dược học, v.v. Từ đó góp phần cung cấp cơ sở để đề ra các biện pháp quản lý,
bảo tồn và sử dụng bền vững tài nguyên thực vật. Nghiên cứu phân loại là khoa
học cơ bản và là bước đầu tiên phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo, có ý nghĩa
vô cùng quan trọng và cần thiết để thực hiện các nghiên cứu khoa học khác có
liên quan [1].
Rong biển là một nhóm lồi thực vật bậc thấp sinh sống ở các vùng nước
mặn, nước lợ [2]. Hiện nay rong biển là một nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng,

đang được con người sử dụng với rất nhiều giá trị về sinh thái cũng như kinh tế
[3, 4].
Chi Ulva Linnaeus, C. (1753) hay còn gọi là rong Cải biển [5] thuộc Họ
Ulvaceae, Bộ Ulvales (Chlorophyta), có phân bố địa lý mang tính tồn cầu từ
Nhiệt đới tới Cận Nhiệt đới, một số loài mở rộng phân bố tới Địa Trung Hải và
các vùng Ôn đới của Australia [6]. Với cấu trúc lá dạng phiến với hai lớp tế bào
hoặc dạng hình trụ rỗng, bàn bám dạng đĩa với rễ giả phát triển giúp chúng có thể
thích nghi được tại nhiều sinh cảnh khác nhau, đặc biệt là vùng ven biển với mức
độ phú dưỡng cao như trong môi trường nước biển, vùng nước lợ cửa sơng và đơi
khi được tìm thấy ở môi trường nước ngọt [7–9]. Với đặc điểm hình thái đa dạng,
dễ thay đổi theo điều kiện ngoại cảnh (sóng, dịng chảy, cường độ ánh sáng, độ
sâu,...) nên dẫn đến việc định danh loài dễ gây nhầm lẫn, có thể thiếu chính xác
bằng phương pháp phân loại hình thái truyền thống [10]. Hiện nay với tiến bộ
khoa học công nghệ sử dụng phương pháp sinh học phân tử, các nghiên cứu gần
đây cho thấy hệ thống phân loại chi Ulva được cập nhật bổ sung một số loài thuộc
chi Enteromorpha [11–15]. Trên hệ thống cơ sở dữ liệu thơng tin tồn cầu về lồi
rong biển ( 2021 [16] hiện có 85 lồi được cơng nhận
về mặt phân loại dựa trên tài liệu hình thái và sinh học phân tử. Tại Việt Nam việc
nghiên cứu rong biển thuộc chi Ulva được Dawson thực hiện từ những năm 1954
[17], cho đến nay đã ghi nhận được tổng số 15 loài và 1 phân lồi [18], trong đó
một số lồi có giá trị kinh tế như Ulva lactuca, Ulva prolifera, Ulva reticulata,
Ulva papenfussii, Ulva intestinalis [8].