(Luận văn thạc sĩ) đánh giá đa dạng di truyền và xác định marker phân tử đặc trưng nhận dạng một số mẫu sâm lai châu

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
-----------***-----------

KHƯƠNG THỊ BÍCH

ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ XÁC ĐỊNH
MARKER PHÂN TỬ ĐẶC TRƯNG NHẬN DẠNG
MỘT SỐ MẪU SÂM LAI CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI - 2018


VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
-----------***-----------

KHƯƠNG THỊ BÍCH

ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ XÁC ĐỊNH
MARKER PHÂN TỬ ĐẶC TRƯNG NHẬN DẠNG
MỘT SỐ MẪU SÂM LAI CHÂU
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mãsố: 8420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. KHUẤT HỮU TRUNG

HÀ NỘI - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân
tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.Khuất Hữu Trung. Các số liệu và tài liệu
được trích dẫn trong luận văn là trung thực.Kết quả nghiên cứu này khơng
trùng với bất cứ cơng trình nào đã được cơng bố trước đó.
Tơi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.
Hà Nội,

tháng

năm 2018

Tác giả

Khương Thị Bích

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Viện Sinh thái và Tài nguyên
Sinh vật, Viện Di truyền Nông nghiêp, các thầy giáo, cô giáo đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi được học tập và hồn thành khóa học này.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến sĩ Khuất
Hữu Trung - Phó viện trưởng - Viện Di truyền Nơng nghiệp, người đã tận
tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi hồn thành luận văn: “Đánh giá đa dạng di

truyền và xác định marker phân tử đặc trưng nhận dạng một số mẫu Sâm
Lai Châu.”
Tôi xin được cảm ơn tập thể cán bộ Bộ môn Kĩ thuật Di truyền - Viện
Di truyền Nông nghiệp luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về
cơ sở vật chất - trang thiết bị để tơi có thể hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn vơ cùng sâu sắc tới gia đình, đặc
biệt là bố mẹtơi, những người luôn bên cạnh và hỗ trợ tôi về mọi mặt để tơi có
thể hồn thành tốt nhiệm vụ học tập của mình. Nhân dịp này tơi cũng trân
trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp những người đã luôn bên cạnh, động viên,
góp ý cho tơi trong suốt q trình học tập.
Hà Nội,

tháng

năm 2018

Tác giả

Khương Thị Bích

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................ v
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................. vii
PHẦN I: MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1
PHẦN II: NỘI DUNG..................................................................................... 4
Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4

1.1. Tình hình nghiên cứu cây Sâm Lai Châu trên Thế giới và ở Việt Nam ... 4
1.1.1. Tên gọi, phân loại và hình thái............................................................4
1.1.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố ..........................................................11
1.1.3. Giá trị sử dụng và giá trị kinh tế ........................................................14
1.1.4. Các thành phần hoạt chất ở chi Panax ..............................................16
1.2. Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền Sâm..................................... 19
1.3. Nghiên cứu bảo tồn và phát triển Sâm................................................. 21
1.4. Tổng quan phương pháp nghiên cứu về phân loại thực vật .............. 22
1.4.1. Các phương pháp dựa trên đặc điểm hình thái..................................22
1.4.2. Các phương pháp dựa trên chỉ thị phân tử ........................................23
Chương II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 30
2.1. Vật liệu .................................................................................................... 30
2.2. Hóa chất .................................................................................................. 31
2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 31
2.3.1. Tách chiết ADN tổng số ....................................................................31
2.3.2. Chu trình PCR ...................................................................................32
2.3.3. Phương pháp điện di trên gel agarose..............................................33
2.3.4. Phương pháp thôi gel theo kit Qiagen..............................................34
2.3.5. Giải trình tự........................................................................................34

iii


Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 35
3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số............................................................ 35
3.2. Phân tích các sản phẩm khuếch đại của 25 mẫu nghiên cứu............. 36
3.3. Kết quả khảo sát trình tự vùng ITS1-5,8SrRNA-ITS2 ở các
mẫu nghiên cứu ..................................................................................... 36
3.4. Kết quả so sánh trình tự nucleotid vùng ITS1-5,8SrRNA-ITS2
của các mẫu nghiên cứu........................................................................ 40

3.5. Kết quả xây dựng cây quan hệ phát sinh giữa 25 mẫu nghiên
cứu........................................................................................................... 45
3.6. Kết quả xác định Marker phân tử phân biệt 25 mẫu Sâm nghiên
cứu........................................................................................................... 51
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................... 58
CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN
ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN............................................................................ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 60
PHỤ LỤC: TRÌNH TỰ 25 MẪU SÂM LAI CHÂU NGHIÊN CỨU....... 70

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AFLP

Amplified Fragments Length Polymorphism

cDNA

Complementary deoxyribonucleic acid

CTAB

Cetyl trimethyl ammonium bromide

DMSO

Dimethyl sulfoxide(CH3)2SO

DNA

Deoxyribonucleic acid

dNTPs

Deoxynucleoside triphosphates

EDTA

Ethylendiamin Tetraacetic Acid

EtBr

Ethidium Bromide

ISSR

Inter simple sequence repeat

ITS

Internal Transcribed Spacer

PCR

Polymerase chain reaction. Phản ứng nhân theo chuỗi

RAPD

Random Amplified Polymorphic DNA

rDNA

Ribosomal deoxyribonucleic acid

RFLP

Restriction Fragment Length Polymorphism

RNA

Ribonucleic acid

SCAR

Sequence Characterised Amplification Regions

SSR

Simple sequence repeats

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Danh sách 25 mẫu Sâm. ................................................................. 30
Bảng 2.2. Danh sách các mồi ITS sử dụng trong nghiên cứu......................... 31
Bảng 3.1. Độ dài các trình tự thuộc 25 mẫu Sâm nghiên cứu và mẫu

tham chiếu KJ418192.1 ................................................................. 38
Bảng 3.2. Thành phần bốn loại nucleotide của 25 mẫu nghiên cứu và
mẫu tham chiếu KJ418192.1 ......................................................... 39
Bảng 3.3. Hệ số tương đồng di truyền giữa 25 mẫu nghiên cứu và mẫu
tham chiếu KJ418192.1 vào trình tự vùng ITS1-5,8SrRNAITS2................................................................................................ 46

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ vùng ITS của các gen rDNA vùng nhân và vị trí của
các mồi ITS (Embong et al., 2008) .............................................. 29
Hình 3.1: Ảnh điện di ADN tổng số của 25 mẫu Sâm nghiên cứu................. 35
Hình 3.2. Kết quả điện di sản phẩm PCR với cặp mồi ITS1/ITS8 trên
25 mẫu Sâm với thang chuẩn Marker 100bp và mẫu đối
chứng trắng (H2O) ........................................................................ 36
Hình 3.3: Một đoạn giản đồ có các đỉnh với 4 màu sắc khác nhau tương
ứng với 4 loại nucleotide của mẫu Sâm PT7 ............................... 37
Hình 3.4: Kết quả gióng hàng, gióng cột 25 trình tự ITS1-5,8SrRNAITS2 của 25 mẫu Sâm và mẫu tham chiếu KJ418192.1 .............. 44
Hình 3.5. Sơ đồ hình cây về mối quan hệ di truyền giữa 25 mẫu nghiên
cứu ................................................................................................ 47
Hình 3.6. Cây quan hệ phát sinh giữa 25 mẫu nghiên cứu và mẫu tham
chiếu KJ418192.1......................................................................... 48

vii


PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Tại các nước châu Á, Nhân sâm được coi là vị thuốc quý đứng đầu

trong các loại thuốc quý đông y (sâm, nhung, quế và phụ). Nhân sâm có tác
dụng kích thích nhẹ ở liều thấp làm tăng vận động, tăng trí nhớ nhưng tác
dụng ức chế ở liều cao đối với hệ thần kinh; làm tăng sinh lực chống lại sự
mệt mỏi, giúp hồi phục sức lực làm tăng sự thích nghi của cơ thể trước những
bất lợi của điều kiện môi trường sống; tác dụng bảo vệ tế bào giúp hồi phục
số hồng cầu, bạch cầu bị giảm; tác dụng tăng nội tiết tố sinh dục; tác dụng
kháng viêm; tác dụng điều hoà hoạt động của tim; tác dụng hạ cholesterol
máu, chống xơ vữa động mạch; tác dụng giải độc gan và tác dụng kháng
khuẩn nhất là đối với Streptococcus gây bệnh viêm họng.
Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var. fuscidiscus) có tên gọi khác là
Tam thất hoang Mường Tè;Tam thất rừng; Tam thất đen. Năm 2013, loài cây
này đã được công bố phát hiện tại Lai Châu và đăng trên các tạp chí khoa học
quốc tế và đăng ký mẫu DNA vào ngân hàng Genbank. Tính đến năm 2016
thì diện tích phân bố tự nhiên của Sâm Lai Châu đã giảm đáng kể chỉ cịn lại
rất ít trong rừng rậm nguyên sinh mưa mùa nhiệt đới chưa bị tác động hoặc
tác động nhẹ thuộc vùng núi cao xã Pa Vệ Sử, xã Ka Lăng, xã Thum Lũm, xã
Tá Bạ huyện Mường Tè, cây phân bố rải rác.
Sâm Lai Châu có tác dụng tương tự như Nhân sâm: củ và thân rễ dùng
làm thuốc bổ; tăng lực, chống suy nhược, hồi phục sức lực bị suy giảm, kích
thích nội tiết sinh dục, tăng sức chịu đựng, giải độc và bảo vệ gan, điều hoà
thần kinh trung ương, điều hoà tim mạch, chống xơ vữa động mạch, giảm
đường huyết và có thể dùng làm thuốc trị viêm họng.
Hiện nay, tại Việt Nam, Sâm Lai Châu cịn lại rất ít trong tự nhiên.
Chính vì vậy, việc bảo tồn và phát triển loại dược liệu quý báu này không chỉ

1


góp phần xố đói giảm nghèo, tạo cơng ăn việc làm cho bà con vùng núi mà
còn tạo nguồn dược liệu quý, sạch để cung cấp cho các công ty dược phẩm và

người tiêu dùng. Để góp phần nghiên cứu bảo tồn lồi cây q hiếm này, tơi
tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá đa dạng di truyền và xác định marker
phân tử đặc trưng nhận dạng một số mẫu SâmLai Châu”.
2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ phân tử để xác định nguồn gốc, mối
quan hệ di truyền của các giống/loài Sâm Lai Châu, phân biệt Sâm Lai Châu
với với loài khác cùng chi Panax; phục vụ cho công tác bảo tồn, chọn tạo
giống và phát triển nguồn gốc dược liệu quý giá có giá trị kinh tế.
Xác định được các chỉ thị/marker phân tử đặc trưng để nhận dạng một số
nguồn gen Sâm Lai Châutrong tập đoàn nghiên cứu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: 25 mẫu Sâm thu thập tại 5 địa điểm ở Lai Châu
(Ka Lăng - Mường Tè, Pa Vệ Sử - Mường Tè, Thu Lũm - Mường Tè; Sìn
Hồ; Tam Đường và Phong Thổ).
- Thời gian thu mẫu: tháng 5 - 6/2017
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 6/2017 đến tháng 8/2018.
- Địa điểm nghiên cứu: thực hiện các thí nghiệm phân tử tại Bộ môn Kỹ
thuật di truyền, Viện Di truyền Nông nghiệp.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
Hiểu biết về đa dạng di truyền ở mức phân tử của các mẫu Sâm Lai
Châu thu được, là cơ sở để phân loại, tuyển chọn những nguồn gen ưu tú
phục vụ cho công tác chọn và lai tạo giống mới. Các marker phân tử nhận
biết chính xác một số nguồn gen Sâm bản địa quý được sử dụng để xác

2


định tính đúng giống phục vụ cơng tác nhân giống và kiểm soát cây con
giống ở giai đoạn sớm.

Kết quả của đề tài rất có ý nghĩa trong việc xây dựng và tiêu chuẩn hoá
phương pháp đánh giá nguồn gen làm cơ sở cho việc đăng kí bản quyền ở
Ngân hàng gen thế giới, khẳng định chủ quyền Quốc gia về nguồn tài nguyên
thực vật bản địa.
Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài góp phần thu thập các nguồn gen Sâm thu thập tại Lai Châu.
Kết quả đề tài góp phần bảo tồn và sử dụng hợp lí nguồn gen Sâm Lai
Châu của Việt Nam, phục vụ cho công tác chọn tạo giống mới, chuẩn hóa
nguồn cây giống dược liệu góp phần nâng cao thương hiệu cho sản phẩm Sâm
Lai Châu của Việt Nam ở khu vực và trên thế giới.

3


PHẦN II: NỘI DUNG
Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tình hình nghiên cứu cây Sâm Lai Châu trên Thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Tên gọi, phân loại và hình thái
v Tên gọi
Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var. fuscidiscus K.Komatsu,
S.Zhu & S.Q.Cai) là cây thân thảo, củ và rễ được sử dụng làm thuốc từ rất
lâu đời thuộc chi Nhân sâm (Panax L.), họ Ngũ gia bì (Araliaceae).
Các lồi Nhân sâm được phân biệt dựa vào hình thái, màu sắc và được
gọi theo tên địa phương; ví dụ một số lồi Sâm chính như sau:
- Panax vietnamensis Ha et Grushv.: sâm Việt Nam, sâm Ngọc Linh, sâm Nga
Mi, mọc hoang dại, được trồng chủ yếu ở Kon Tum và Quảng Nam.
- Panax stipuleanatus H.Tsai et K.M. Feng: mọc hoang dại ở miền Nam
Trung Quốc và Bắc Việt Nam.
- Panax ginseng C.A. Meyer: sâm Triều Tiên, sâm Cao ly, nhân sâm, hồng
sâm, là loài hoang dại, hiện nay rất hiếm, được trồng ở Đông Bắc, Châu Á.

- Panax quinquefolius L.: sâm Mỹ, sâm Tây Dương, mọc hoang, được trồng ở
vùng Bắc Mỹ.
- Panax notoginseng F.H. Chen ex C.Y. Wu et K.M. Feng: sâm Trung Quốc,
tam thất, điền thất, phân bố loài hoang dại chưa rõ, được trồng ở Vân Nam
Trung Quốc.
- Panax japonicus C.A. Meyer: sâm Nhật Bản, sâm lá tô, sâm đốt tre, mọc
hoang dại ở Nhật Bản và Nam Trung Quốc.
v Phân loại
Phân loại Sâm Lai Châu:
Giới : Plantae (Thực vật)
Ngành : Magnoliophyta (Ngọc Lan)

4


Lớp : Magnoliopsida (Ngọc Lan)
Bộ : Araliales (Nhân sâm)
Họ : Araliaceae (Nhân sâm)
Chi : Panax (Sâm)
Loài :Panax vietnamensis
Thứ loài: (Panax vietnamensis var. fuscidiscus K.Komatsu,
S.Zhu & S.Q.Cai)
Theo Nguyễn Huy Sơn (2016) Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var.
fuscidiscus) có tên gọi khác là Tam thất hoang Mường Tè;Tam thất rừng;
Tam thất đen[6]. Lồi cây này được Zhu và cộng sự đã mơ tả là một thứ mới,
bậc phân loại dưới loài của Sâm ngọc linh (Panax vietnamensis). Thứ này
được phát hiện đầu tiên tại vùng Jinping, phía nam của tỉnh Vân Nam - Trung
Quốc. Đây là cây dược liệu đặc hữu có giá trị thuộc chi Sâm (Panax), họ Ngũ
gia bì (Araliaceae).Trong kết quả nghiên cứu của mình tác giả đã mơ tả thu
mẫu được cả quả chín đốm đen.

Chi Sâm Panax L. gồm có 15 lồi và dưới lồi và hầu hết chúng là
nguồn dược liệu cho y học cổ truyền như các loại Nhân Sâm, Nhân Sâm Hoa
kỳ, Tam thất, Nhân Sâm Nhật bản và Sâm Ngọc Linh (Nguyễn Tập, 2005)
[8].Mới gần đây nhóm nghiên cứu của Phan Kế Long et al., (2013) đã phát
hiện thứ Panax vietnamensis var. fuscidiscus nói trên có phân bố ở tỉnh Lai
Châu và được gọi tên là Sâm Lai Châu. Lồi này có phân bố hẹp trên dãy núi
Pu Si Lung và lân cận (Mường Tè và Tây Sìn Hồ, giáp biên giới với Trung
Quốc) và dãy núi Pu Sam Cáp nằm giữa các huyện Sìn Hồ và Tam Đường với
Thành phố Lai Châu, tỉnh Lai Châu. Sâm Lai Châu bị người dân bản địa khai
thác, sử dụng làm thuốc và bán sang Trung Quốc, đang bị đe doạ tuyệt chủng
ở mức độ trầm trọng (CR) (Phan Kế Long et al., 2013) [52].

5


v

Đặc điểm hình thái

Chi Sâm Panax L. thuộc họ Ngũ gia bì (Araliaceae)được mơ tả sớm
nhất và được ứng dụng phổ biến nhất.Chi Sâm được mô tả đầu tiên cho hai
loài là P. quinquefolius L. và P. trifolius L. với đặc điểm khác biệt so với các
chi khác trong họ là bầu 2 ô, hoa mẫu 5, xếp van hay xếp lợp (Linnaeus,
1754)[48].De Candolle (1830) đã sắp xếp một số loài thuộc chi Nothopanax
vào chi Panax[23]. Tuy nhiên, Decaisne và Planchon (1854) lại cho rằng đặc
điểm chính của chi Panax là đài xếp van, nên chuyển 2 loài P. quinquefolius
và P. trifolius sang chi Aralia, đồng thời đồng nhất hoá các chi Polyscias
Forest, Cheirodendron Nutt, Pseudopanax Koch và Maralia Pet. vào chi
Panax[22].Như vậy, với cách phân loại như trên, các tác giả đã cho rằng đặc
điểm hình thái của chi Panax bên cạnh đài xếp van cịn có đặc điểm thân gỗ

và thân thảo. Đồng ý với quan điểm trên, các tác giả Bentham và Hooker
(1867), Clarke (1879) tiếp tục xác nhập chi Nothopanax vào chi Panax, đồng
thời chuyển chi Panax vào tông (tribe) Panaceae[17], [19].
Seemann (1868) đã nghiên cứu sự khác biệt giữa chi Panax so với chi
khác trong họ Araliaceae là: thân dạng củ, đài 5, xếp lợp, bầu 2 ô. Dựa vào
kết quả trên, tác giả đã chuyển 61 lồi khơng có thân dạng củ ra khỏi chi
Panax, đồng thời chuyển các lồi có thân dạng củ trước đây ở các chi khác
vào chi Panax, và chi này chỉ cịn lại các lồi: P. trifolium L., P. quinquefolius
L., P. ginseng Mey., P. pseudoginseng Wall., P. japonicus Mey. và P.
bipinnatifidus Seem. Với lồi P. fructicosus có đặc điểm là đài xếp van, tác
giả xếp vào chi Nothopanax và đồng thời lấy loài này là danh pháp cho chi
Nothopanax (Seemann, 1868) [57]. Năm 1987, Harm cho rằng chi Panax có
nguồn gốc từ chi Aralia dựa trên các đặc điểm của các loài Nhân sâm phân bố
trên thế giới như: cơ quan sinh sản, cơ quan sinh dưỡng[32].Britton và Brown
(1913) cho rằng lồi P. quinquefolius được mơ tả lần đầu tiên và có đặc điểm

6


đại diện cho chi Panax như thân dạng củ, hoa mẫu 5 xếp van hay xếp lợp, bầu
2 ô, nên lấy loài này để phân loại danh pháp cho chi [18].
Nhiều nghiên cứu cho rằng chi Panax có mối quan hệ gần gũi với chi
Aralia(Hara 1970; Wen, 1993; Wen và Zimmer, 1996; Plunkett et al., 1996;
Xiang và Lowry, 2007)[31], [65], [66], [54], [69]. Theo các tác giả, cách phân
loại các lồi thuộc chi Panax sẽ dựa vào hình thái của thân rễ (Rhizome type:
thân rễ có dạng thân củ (carot type); thân rễ có đốt kéo dài; và thân rễ có đốt
ngắn như đốt trúc); các đặc điểm cơ quan sinh dưỡng; đặc điểm hình thái,
hình thái giải phẫu, hạt phấn và sinh học phân tử. Bên cạnh cách phân loại
dựa trên các hình thái cịn có một số nghiên cứu phân loại khác dựa trên thành
phần hoạt chất và số lượng nhiễm sắc thể (Tsai và Feng, 1975; Yang, 1981)

[63], [70].
Ví dụ, Tsai và Feng (1975) đã chỉ ra có 2 nhóm triterpenoid saponin
chính tồn tại trong các lồi Sâm khác nhau: Triterpenoid dammarane gồm có
các lồi: P. ginseng, P. notogingseng và Triterpenoid oleanane gồm các loài:
P. pseudoginseng, P. zingiberensis, P. japonicus, P. japonicus var.
angustifolius, P. japonicus var. major, P. japonicus var. bipinatifidus, P.
stipuleanatus. Ngoài ra, kết hợp với các đặc điểm hình thái của thân rễ, các
tác giả chia các lồi Sâm ở Trung Quốc thành 2 nhóm chính: Nhóm 1 gồm
các lồi có thân rễ ngắn, giống thân củ cà rốt, hạt lớn, đồng thời hoạt chất
chính là tetracyclic triterpenoid có trong thân rễ; Nhóm 2 gồm các lồi có thân
rễ dài hay dạng đốt trúc, hạt nhỏ, đồng thời có hoạt chất pentacyclic
triterpenoid. Yang (1981) đã chỉ ra số lượng nhiễm sắc thể của 7 loài Sâm.
Tác giả cũng cho rằng hai loài P. gingseng và P. quinquefolius khơng là tổ
tiên của chi Panax vì 2n = 48 (44), mà tổ tiên của chi Panax phải là P.
japonicus với bộ nhiễm sắc thể 2n = 24).

7


Tuy nhiên, số lượng các loàiSâm củachi Panax vẫn chưa rõ ràngvì
một số tác giả xác định cùng một lồi nhưng lại cho các kết quả khác nhau.
Nhiều nghiên cứu xác định các lồi Sâm đã sử dụngphương pháp hình thái
học, tế bào học, giải phẫu học, sinh lý học và sinh thái học (Woo et al.,
2004; Yu et al., 2009; Jee et al., 2014; Bai et al., 2015; Kim et al., 2015)
[68], [73], [35], [13], [40]. Sử dụng như đặc điểm hình thái để phân biệt
giữa các lồi có thể dẫn đến sự nhầm lẫn bởi vì các đặc điểm biểu hiện có
thể là kết quả kết hợp của di truyền và môi trường (Jo et al., 2013) [37].
Hơn nữa, kỹ thuật sinh học phân tử đã được ứng dụng để bổ sung thêm một
mức độ phân loại các lồi thơng qua các nghiên cứu về DNA (Lim và Choi
1990; Lim et al., 1993; Hon et al., 2003) [46], [47], [33]. Để phân loại các

loài thực vật, các kỹ thuật như RFLP, RAPD, AFLP và SSR đã được sử
dụng. Trong đó các kỹ thuật marker SSR hoặc microsatellite có tiềm năng
rất lớn do có khả năng phát hiện tính đa hình rất cao, có thể phân biệt được
sự sai khácmà không xác định được bằng các marker khác như RAPD và
RFLP(Powell et al., 1996; Kim et al., 2007; Silva et al., 2013)[55], [42],
[58].Những nghiên cứu ứng dụng marker SSR để đánh giá đa dạng di
truyền, xây dựng bản đồ di truyền, so sánh gen, lựa chọn trợ giúp của
marker đã mang lại nhiều kết quả khả quan, vì bộ gen của Nhân sâm là rất
lớn (3.12 tỷ cặp base) và có rất nhiều giống phát triển gần đây. Bảng 1.1
cho thấy việc phân loại các taxon thuộc chi Panax dựa vào đặc điểm hình
thái với các kết quả rất khác nhau, địi hỏi cần tiếp tục có những nghiên cứu
về phân loại.

8


Bảng 1.1: Phân loại các taxon Panax ở Châu Á theo quan điểm của các
nhà nghiên cứu hệ thống học thực vật giai đoạn 1996-2014
Hệ thống phân
Lồi
loại
Dựa trên hình thái Panax ginseng, P. japonicas,
P.bipinnatifidus (Sichuan, China), P.
và vùng
omeiensis, P. bipinnatifidus (Hubei,
ITS1-5,8S-ITS2
China), P. major ((Syn.: P. japonicus
var. major; P. pseudoginseng subsp.
himalaicus), P. wangianus (Syn.: P.
japonicus var. angustifolius), P.

sinensis, P. zingiberensis, P.
pseudoginseng, P. notoginseng, P.
stipuleanatus
Dựa trên hình P. ginseng,
P. aponicus, P.
thái, các barcode bipinnatifidus, P. elegantior, P.
ITS, barcode lục assamicus, P. shangianus, P.
lạp và kỹ thuật variabilis, P. omeiensis,P. major, P.
AFLP
wangianus,
P.
sinensis,
P.
zingiberensis, P. vietnamensis, P.
pseudoginseng, P. notoginseng,P.
stipuleanatus
Dựa trên hình Panax ginseng, P. japonicus (Japan),
thái, trình tự gene P. japonicus (China), P. japonicus
18S rDNA và var. bipinnatifidus
gene matK/trnK
P. japonicus var. major, P.
pseudoginseng subsp. Himalaicus, P.
japonicus var. angustifolius, P.
zingiberensis, P. vietnamensis, P.
vietnamensis var. fuscidiscus, P.
pseudoginseng, P. notoginseng, P.
stipuleanatus

9

Nguồn
Wen và Zimmer
(1996)[66]

Zuo et al., (2011,
2014)[75], [76]

Shu et al., (2003)
[61]


Ở Việt Nam, lồi cây này đã được cơng bố phát hiện tại Lai Châu năm
2013 và đăng trên các tạp chí khoa học quốc tế và đăng ký mẫu DNA vào ngân
hàng Genbank. Tính đến năm 2016 thì diện tích phân bố tự nhiên của Sâm Lai
Châu đã giảm đáng kể chỉ cịn lại rất ít trong rừng rậm nguyên sinh mưa mùa
nhiệt đới chưa bị tác động hoặc tác động nhẹ thuộc vùng núi cao xã Pa Vệ Sử, xã
Ka Lăng, xã Thum Lũm, xã Tá Bạ huyện Mường Tè, cây phân bốrải rác.
Sâm Lai Châu là cây thảo, sống nhiều năm, cao 40-80 cm. Thân rễ hợp
trục, nằm ngang hay hơi chếch, mập, nạc có nhiều chỗ lõm do vết thân để lại;
ít khi phân nhánh; đường kính củ 1,5-3 cm. Mỗi cây thường có 1 thân mang
lá, ít khi 2 hoặc 3 trừ trường hợp đầu thân rễ bị tổn thương, sau phân nhánh và
mọc lên số chồi thân tương ứng. Thân đơn độc, vỏ màu đen hoặc lục, mọc
thẳng đứng, nhẵn, cao 0,3m (khi chưa có hoa); 0,7m (khi có hoa); khi tươi
đường kính 0,3-0,6 cm, mặt cắt ngang hình trịn hay hơi có 3 cạnh, xốp ở giữa
khi tươi, rỗng khi khô.
Lá kép chân vịt, gồm 3-4 cái có khi lên đến 5-6 cái, mọc vịng ở ngọn;
có cuống dài 5-10 cm. Lá chét 5; có cuống ngắn, hình thn hay mác thn,
nhọn 2 đầu, 5-13 x 2-4 cm; mép có răng cưa, hoặc ở một số ít cây non có thể
gặp dạng xẻ lơng chim nơng, mép của thuỳ nơng cũng khía răng cưa; thường
có lơng ở gân mặt trên lá.

Mùa ra hoa tháng 4-5, quả tháng 7-9 (10). Tái sinh chủ yếu tự nhiên
bằng hạt. Thân mang lá lụi hàng năm vào mùa đông, chồi mới mọc lên từ đầu
thân rễ vào đầu mùa xuân năm sau.
Cây Sâm Lai Châu có phân bố tập trung chủ yếu ở tỉnh Lai Châu, cây
có cụm hoa tán đơn, mọc ở ngọn, hiếm khi có thêm 1 tán phụ, nhỏ. Cuống
cụm hoa mọc đơn độc ở đỉnh thân, giữa vòng lá cao tán lá, dài đến 25 cm, gấp
1,5-2 lần cuống lá. Cụm hoa có dạng hình cầu. Lá hoa tổng bao hình tam giác
hẹp, dài khoảng 2mm, mép nguyên. Cuống hoa dài 1-1,5cm, mang dày đặc

10


nhú mịn, mọng chất tiết giống như trên cuống cụm hoa. Cụm hoa có đường
kính 2,5-4cm. Số hoa trên 1 tán từ 70-100 hoa, có khi hơn tuỳ vào kích thước
và tuổi cây, nhưng tỷ lệ đậu quả thấp, chỉ đạt từ khoảng 40-50%. Hoa màu
vàng xanh nhạt, 5 lá đài nhỏ; 5 cánh hoa; 5 nhị; bầu 2 ô, có đầu nhuỵ thường
chẻ đơi. Nhị đực màu trắng, chỉ nhị hình sợi, dài khoảng 2,5mm; bao phấn
hình thn ngắn, dài khoảng 1mm. Đĩa tuyến mật trên đỉnh bầu thoạt đầu hơi
hình nón, sau dẹt dần, tồn bộ màu mận chín.
Thường có đến 80% số lượng hoa chỉ có một ô cùng một vòi nguyên
phát triển, ô còn lại sớm bị tiêu giảm. Quả mọng, gần hình cầu dẹt (thận) dẹt
theo hướng lưng bụng, đường kính 0,6-1,2 cm, khi chín màu đỏ có chấm đen.
Có 1 hạt, gần giống hạt đậu trịn, màu xám trắng, vỏ cứng, có rốn hạt.
1.1.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố
Trong vùng phân bố, Sâm mọc tự nhiên dưới tán rừng có độ cao từ
1500m trở lên, phù hợp với điều kiện khí hậu ơn hịa, mát mẻ quanh năm.
Nhiệt độ trung bình từ 200C đến 250C, tổng tích ơn từ 7200-75000C/năm.
Nhiệt độ tối thấp trên 50C và nhiệt độ tối cao là 330C, nhiệt độ quá cao và thấp
sẽ ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây. Hạt Sâm có thể mọc mầm trong điều
kiện nhiệt độ thấp, thời kỳ hạt Sâm mọc yêu cầu nhiệt độ từ 100C trở nên. Cây

Sâm mọc tự nhiên dưới tán rừng nên yêu cầu về độ ẩm khơng khí và độ ẩm
đất tương đối cao từ 80% đến 90% so với độ ẩm tối đa. Ở thời kỳ sinh trưởng,
thân khí sinh yêu cầu độ ẩm cao, lượng mưa trung bình từ 200-250 mm/tháng.
Ngồi ra, trong q trình sinh trưởng của cây, các yếu tố như mưa dơng, mưa
đá, sương muối đều khơng thích hợp, gây tổn hại đến cây. Chế độ ánh sáng,
đặc biệt là chất lượng ánh sáng và thời gian chiếu sáng rất quan trọng đối với
quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Sâm. Chế độ ánh sáng trực xạ
chiếm 10% và tán xạ chiếm 90% là ánh sáng được xem là thích hợp nhất cho
sinh trưởng của cây. Cây Sâm phát triển tốt dưới tán rừng, nơi đất đai tơi xốp,

11


có lớp mùn dày, đủ ẩm và có điều kiện thơng thống tốt. Cây cần một lượng
đạm nhất định, pH trung tính, giàu lân và kali tạo điều kiện cho củ Sâm tích
lũy các hoạt chất có năng suất cao, chất lượng tốt. Các loại đất trũng, nghèo
dinh dưỡng đều không thuận lợi cho sự sinh trưởng của cây.
Sự phân bố của chi Panax L. chỉ xuất hiện ở Bắc bán cầu, kéo dài từ
vùng rừng núi giáp bờ biển phía Đơng của Bắc Mỹ bao gồm Bắc Hoa Kỳ và
Tây-Nam Canada (có 2 lồi P. quinquefolius và P. trifoliatus. Vùng Đông Bắc
Á (gồm Viễn Đông Nga, Đông Bắc Trung Quốc, bán đảo Triều Tiên và Nhật
Bản) có 2 lồi là P. ginseng và P. japonica. Trung tâm phân bố của chi Panax
L. có thể từ vùng Tây- Nam của Trung Quốc lan toả xuống phía Bắc của Việt
Nam. Thực chất khu vực này gồm 2 tỉnh biên giới kề nhau là Vân Nam (Trung
Quốc) và Lào Cai (Việt Nam), ở đây đang có tới 7 lồi và dưới lồi (thứ) mọc
hoàn toàn tự nhiên, 2 loài trồng là P. notoginseng (nhập từ Bắc Mỹ) và P.
pseudoginseng (khơng tìm thấy trong tự nhiên, nhưng giả thiết có nguồn gốc từ
vùng cận Himalaya hoặc là kết quả của lai tự nhiên giữa 2 lồi gần gũi nào đó).
Đây có thể coi là trung tâm phân bố của chi Sâm (Panax L.) của thế giới. Ở
Bắc Mỹ hiện có 3 lồi (P. notoginseng; P. quinquefolius và P. trifoliatus). Giới

hạn cuối cùng về phía Nam của chi Panax L. là lồi Sâm Việt Nam (Panax
vietnamensis) ở Miền Trung của Việt Nam, tại 14015’ vĩ độ Bắc.
Năm 2016, Phạm Quang Tuyến trong hội thảo “Bảo tồn và phát triển
Sâm Lai Châu tại huyện Mường Tè” trong báo cáo về đặc điểm sinh thái cây
Sâm Lai Châu về cơ bản thống nhất với những mô tả về hình thái lá, hoa và
hạt của Phan Kế Long et al., (2013) [11]. Nhưng tác giả có bổ sung đặc điểm
quan trọng để nhận biết cây Sâm Lai Châu và phân biệt với các lồi cùng chi
Panax đó là: quả khi chín có màu đỏ chấm đen ở đầu. Đây là đặc điểm dễ
nhận biết để phân biệt Sâm Lai Châu (Panax vietnamensis var. fuscidiscus)
với Tam thất hoang (Panax stipuleanatus) và Sâm vũ diệp (Panax

12


bipinnatifidus) khi chín hạt chỉ có màu đỏ. Như vậy, các kết quả nghiên cứu
phân loại, tên gọi và mô tả đặc điểm hình thái cây Sâm Lai Châu về cơ bản đã
đầy đủ thông tin làm cơ sở nhận biết đặc trưng loài và dưới loài. Tuy nhiên,
một số mẫu cây mọc tự nhiên vẫn có đặc điểm hình thái thân và củ màu sắc
khác nhau có thể do các yếu tố về vùng địa lý (xuất xứ) hoặc hoàn cảnh sống.
Đây là yếu tố quan trọng để xác định mẫu giống trong quá trình chọn giống.
Ở Việt Nam, Sâm Lai Châu có đặc điểm ưa ẩm và ưa bóng, mọc rải rác
trên đất có nhiều mùn, dưới tán rừng kín thường xanh ẩm, trên đất có nhiều
mùn, hoặc rừng có xen lẫn với sặt gai, ở độ cao 1400-2300m. Độ cao thường
gặp từ 1400-1900m. Thực vật đi cùng thường là các loài cây thân gỗ, cây bụi,
cây thảo thuộc các họ: Ngọc Lan (Magnoniaceae), Dẻ (Fagacea), Re
(Lauraceae), Ngũ gia bì (Araliaceae), Đỗ quyên (Ericaceae), Hồi (Illiciaceae),
Gừng (Zingiberacaea),... nhiều chỗ có Sặt gai (Sinarudinaria griffiana) chiếm
ưu thế và một số loài Dương xỉ khác.
Đất đai, thổ nhưỡng: Sâm Lai Châu phát triển trên các nhóm: Đất mùn
trên núi cao >1700m; đất mùn vàng đỏ trên núi cao 700-1700m. Đất rừng có

Sâm lai châu phân bố nhìn chung thuộc loại đất chua (pH 3,5-5,7); đất khá
màu mỡ hàm lượng các bon hữu cơ 2,88-7,23%; hàm lượng nitơ tổng số
0,25-0,76%.
Khí hậu: Số liệu khí hậu (bảng 1.2) được thu thập và kế thừa từ số liệu
được tổng hợp ở bảng sau:
Bảng 1.2: Đặc điểm khí hậu các xã vùng cao huyện Mường Tè
Địa điểm nghiên cứu

Lượngmưa
(mm/năm)

Độ ẩm
(%)

Nhiệt độ trungbình
năm (độ)

Các xã vùng cao huyện
3.000
87,5
15
Mường Tè
(Nguồn dẫn: Niêm giám thống kê tỉnh Lai Châu, 2005-2010)

13


Sâm Lai Châu là cây ưa ẩm, khí hậu mát quanh năm và lạnh về mùa
đông. Kết quả điều tra đặc điểm khí hậu tại các xã vùng cao huyện Mường Tè
cho thấy tổng lượng mưa trong năm trung bình là 3.000mm/năm; Độ ẩm

khơng khí 87,5%; Nhiệt độ trung bình năm là 150C. Kết quả điều tra này một
lần nữa khẳng định cây Sâm Lai Châu là cây ưa ẩm (87%), khí hậu mát quanh
năm (trung bình khoảng 150C).Kết quả nghiên cứu này là cơ sở cho việc lựa
chọn địa điểm trồng bảo tồn và phát triển cây Sâm tại Lai Châu.
1.1.3. Giá trị sử dụng và giá trị kinh tế
Tại các nước Châu Á, Nhân sâm được coi là vị thuốc quý đứng đầu
trong các loại thuốc quý đông y (sâm, nhung, quế và phụ). Nhân sâm có tác
dụng kích thích nhẹ ở liều thấp làm tăng vận động, tăng trí nhớ nhưng tác dụng
ức chế ở liều cao đối với hệ thần kinh; làm tăng sinh lực chống lại sự mệt mỏi,
giúp hồi phục sức lực; làm tăng sự thích nghi của cơ thể trước những bất lợi
của điều kiện môi trường sống; tác dụng bảo vệ tế bào giúp hồi phục số hồng
cầu, bạch cầu bị giảm; tác dụng tăng nội tiết tố sinh dục; tác dụng kháng viêm;
tác dụng điều hoà hoạt động của tim; tác dụng hạ cholesterol máu, chống xơ
vữa động mạch; tác dụng giải độc gan và tác dụng kháng khuẩn nhất là đối với
Streptococcus gây bệnh viêm họng. Thân rễ và rễ củ Sâm có thể dùng như
Nhân sâm làm thuốc bổ; tăng lực, chống suy nhược, hồi phục sức lực bị suy
giảm, kích thích nội tiết sinh dục, tăng sức chịu đựng, giải độc và bảo vệ gan,
điều hoà thần kinh trung ương, điều hoà tim mạch, chống xơ vữa động mạch,
giảm đường huyết, và có thể dùng làm thuốc trị viêm họng. Ginsenosides,
cáchợp chất hóa học độc đáo của các loài Panax, đang được nghiên cứu để sử
dụng tiềm năng trong y học. Tuy nhiên dược tính và tác dụng bổ dưỡng của
Sâm còn gây tranh cãi trong giới học giả phương Tây.
Nhân sâm thương mại được bán tại hơn 35 quốc gia với doanh số vượt
quá tỷ $ 2.1 vào năm 2013, trong đó một nửa đến từ Hàn Quốc và Trung

14


Quốc là thị trường tiêu thụ lớn nhất (Bae và So, 2013) [12]. Giá trị kinh tế của
các loại Nhân sâm rất khác nhau tùy vào thời điểm, xuất xứ, lồi, độ tuổi, có

nguồn gốc trồng hay từ tự nhiên. Giá bán Sâm tự nhiên đắt gấp nhiều lần
Nhân sâm trồng, giá bán Nhân sâm đỏ (P. ginseng) trồngtại Hàn Quốc là 250
USD/kg còn giá của Sâm tự nhiên cùng loại dao động từ 2000-20.000USD/kg
tùy vào tuổi. Ở Việt Nam, giá bán của P. vietnamensis khoảng1000-1500
USD/kg, giá bán của P. vietnamensis var. fuscidiscus khoảng 200-300
USD/kg; giá của P. stipuleanatus khoảng 150-250 USD/kg và giá bản của P.
bipinnatifidus khoảng 100-200 USD/kg. Chính vì có giá trị dược dụng và giá
trị kinh tế lớn, mà các quốc gia trên thế giới có các loài thuộc chi Panax phân
bố tự nhiên như Hàn Quốc, Mỹ, Canada, Trung Quốc… đều đã đưa ra các
chương trình bảo tồn, phát triển và khai thác rất nghiêm ngặt để bảo vệ nguồn
tài nguyên quý hiếm này (Bai et al., 1997; Jennifer và Hamrick, 2004; Eidus
và Leopold, 2013) [14], [36], [24].
Theo Sách Đỏ Việt Nam (2007) Tam thất hoang là nguồn gen đặc biệt
quý hiếm đối với Việt Nam và thế giới [1]. Tất cả các bộ phận của cây đều có
thể dùng làm thuốc. Thân rễ thường được dùng làm thuốc bổ, cầm máu, tăng
cường sinh lực, chống stress. Lá, nụ hoa dùng làm trà uống có tác dụng kích
thích tiêu hố, an thần.
Tam thất có vị ngọt, hơi đắng, tính ơn; có tác dụng chỉ huyết, phá huyết
tán ứ, tiêu thũng định thống và tư bổ cường tráng. Ngồi ra, Tam thất có tác
dụng tăng lực rất tốt, tác dụng này giống với tác dụng của Nhân sâm; rút ngắn
thời gian đông máu; tiêu máu ứ và tăng lưu lượng máu ở động mạch vành của
động vật thí nghiệm. Làm tăng sức co bóp cơ tim ở liều thấp; tác dụng kích
dục, đối với chức năng nội tiết sinh dục nữ, thể hiện ở các hoạt tính oestrogen
và hướng sinh dục; giãn mạch ngoại vi và không ảnh hưởng đến huyết áp và
hệ thần kinh trung ương; điều hịa miễn dịch; kích thích tâm thần, chống trầm

15


uất. Dựa trên những đặc điểm trên mà Tam thất đã được sử dụng trong đông y

từ khá lâu đời như một vị thuốc q.
Cơng trình nghiên cứu của tác giả Phạm Thanh Huyềncũng đã đạt một
số kết quả về nghiên cứu giá trị của các thành phần hóa học của loàiTam thất
hoang tại Việt Nam.Tác giả cũng đã xác định được các thành phần hóa học
của Tam thất hoang có Saponin, Phytosterol, tinh dầu, Axit hữu cơ, Acid béo,
hợp chất uronic và đường khử tự do. Ngoài ra, tác giả cịn xác định sự khác
nhau giữa thành phần hóa học tinh dầu lá và bước đầu xác định dấu vân tay
hóa học của lồi góp phần vào việc phân loại và kiểm định dược liệu(Phạm
Thanh Huyền, 2007)[2].
Trong Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật
lần thứ 5, Lã Đình Mỡi và nhóm tác giả đã cơng bố kết quả nghiên cứu về các
lồi cây thuốc quý thuộc họ Sâm. Kết quả cho thấy trong rễ của hai loài Sâm
vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) và Tam thất hoang (Panax
stipuleanatusH.T. Tsai et K.M. Feng) phân bố tại vùng núi Hoàng Liên Sơn
(Lào Cai) chứa các hợp chất saponin triterpen thuộc nhóm olean (như các
chikusetsusaponin IV, zingibrosid R1, ginseninosid Ro, Rb, Rd, Re, Rg1,
Rg2,...), các phytosterol, đường khử tự do, tinh dầu, các acid hữu cơ, acid
uronic và các acid béo. Các thành phần hóa học chủ yếu của tinh dầu ở cả 2
loài cũng tương tự nhau (như: β-farnesen, germacren D, spatulenol). Cả 2 loài
hiện đã rất hiếm, đã và đang bị de dọa ở mức độ rất nguy cấp (CR. A1a,c,d,
B1+2b,c,e và CR. A1c,d, B1+2b,ce) (Lã Đình Mỡi et al., 2013)[5]. Nhìn
chung, những nghiên cứu sâu về mặt hóa học mới chỉ được thực hiện ở một
số ít các lồi thuộc học Sâm.
1.1.4. Các thành phần hoạt chất ở chi Panax
Đến nay, các nhà khoa học đã xác định rất nhiều hoạt chất dược thuộc
các nhóm ginsenoside, polysaccharide, polyacetylene, peptide và amino acid

16