Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)

Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)Xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và Marker phân tử (LA tiến sĩ)

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

LUẬN ÁN TIẾN SỸ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Lưu Hồng Trường

2 TS Nguyễn Phi Ngà

Thành phố Hồ Chí Minh – 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả dưới sự hướng dẫn của TS Lưu Hồng Trường và TS Nguyễn Phi Ngà Các số liệu, hình ảnh sử dụng trong luận án có nguồn gốc rõ ràng Kết quả nghiên cứu được phân tích khách quan và chưa từng được sử dụng trong bất kỳ công bố trong nước hoặc quốc

tế

Văn Hồng Thiện

Để hoàn thành được luận án này, tác giả xin chân thành cảm ơn:

1 TS Lưu Hồng Trường (Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam) và TS Nguyễn Phi Ngà (Bộ môn Sinh thái học & Tiến hóa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp HCM) đã rất quan tâm, tâm huyết, tận tình hướng dẫn về chuyên môn cũng như cung cấp một số mẫu vật cho luận án

2 Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

đã hỗ trợ trong kinh phí cho một số chuyến thực địa, cung cấp nhiều mẫu vật cho luận án

3 TS Nguyễn Thị Phương Thảo–Viện Sinh học Nhiệt Đới đã tạo điều kiện và hỗ trợ cho tác giả trong suốt quá trình học của chương trình Nghiên cứu sinh tại Viện Sinh học Nhiệt Đới-Học Viện Khoa học & Công nghệ, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Ngoài ra, chúng tôi cũng chân thành cảm ơn vì sự hỗ trợ, đóng góp và cộng tác từ quý Thầy, Cô, các nhà chuyên môn, quý đồng nghiệp cũng như các quý anh, chị em từ nhiều đơn vị khác nhau trong quá trình thực hiện luận án như:

1 PGS TS Hoàng Nghĩa Sơn– Viện Sinh học Nhiệt Đới

2 PGS TS Trần Hợp–Khoa Sinh học, Đại học KHTN Tp HCM

3 PGS TS Nguyễn Thị Đẹp–Bộ môn Thực vật, Khoa Dược, Đại học Y Dược Tp HCM

4 TS Trần Văn Tiến–Khoa Sinh học, Đại học Đà Lạt

5 PSG TS Lê Huyền Ái Thúy–Khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Mở Tp HCM

6 TS Phạm Văn Ngọt – Khoa Sinh học, Đại học Sư Phạm Tp HCM

7 TS Hoàng Minh Đức–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

8 ThS Nguyễn Quốc Đạt–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học

& Công nghệ Việt Nam

9 ThS Nguyễn Trần Quốc Trung–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

10 ThS Nguyễn Lê Xuân Bách–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

12 KS Nguyễn Hiếu Cường–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học

& Công nghệ Việt Nam

13 KS Nguyễn Thị Luân–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

14 ThS Trần Hữu Đăng–Viện Sinh thái học Miền Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

15 PSG TS Trần Thế Bách–Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

16 TS Nguyễn Quốc Bình–Bảo Tàng Thiên Thiên Việt Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

17 TS Nguyễn Văn Dư–Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn Lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

18 PSG TS Đàm Sao Mai–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

19 TS Trịnh Ngọc Nam–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

20 TS Nguyễn Bá Thanh–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

21 TS Phạm Tấn Việt–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

22 TS Nguyễn Thị Diệu Hạnh–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

23 TS Trần Thị Huyền–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

24 ThS Lưu Thảo Nguyên–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

25 ThS Lê Hồng Thía–Viện Môi Trường, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

26 TS Phạm Nguyễn Đức Hoàng–Trung tâm Công nghệ Sinh học Tp HCM

27 ThS Nguyễn Anh Tuấn–VQG Phước Bình

28 ThS Lê Thanh Sơn–KBTTN Bình Châu-Phước Bửu

29 ThS Lê Hồng Sơn–VQG Côn Đảo

32 KS Trần Ngọc Toàn–Trung tâm Đa dạng sinh học Nước Việt Xanh, Đà Nẵng

33 KS Trần Giỏi–Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường tỉnh Khánh Hòa

34 ThS Nguyễn Ái Tâm–VQG Kon Ka Kinh

35 KS Võ Huy Sang–VQG Bù Gia Mập

36 KS Phạm Hữu Nhân–VQG Bidoup-Núi Bà

37 KS Vũ Kim Công–Viện Sinh học Tây Nguyên

38 KS Nguyễn Thị Ngọc Mỹ–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

39 KS Đỗ Đình Quốc Bảo–Viện Công nghệ sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM

40 Sư cô Mẫn–Chùa Quan Âm, núi Bà Đen, Tây Ninh

41 Anh Thủy–Hàm Thuận Nam, Bình Thuận

42 Thầy Nguyễn Thanh Tâm–Trường THPT Lê Hồng Phong, Hiệp Đức, Quảng Nam

43 Em Cảnh–Hiệp Đức, Quảng Nam

44 Anh Tâm–Thăng Bình, Quảng Nam

Xin thành kính, cảm tạ công ơn dạy dỗ của cố Nhà giáo, PGS TS Bùi Văn Lai–Viện Sinh học Nhiệt Đới

Base pair Cán bộ hướng dẫn Consistency index Cộng sự

Deoxyribonucleic acid Phòng mẫu vật Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật Phòng mẫu vật Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội Intergenic spacer

Internal transcribed spacer Bảo tàng mẫu vật Kew (Anh) Khu bảo tồn thiên nhiên Molecular Evolutionary Genetics Analysis Bảo tàng mẫu vật Paris (Pháp)

Phylogenetic Analysis Using Parsimony Polymerase Chain Reaction

Phòng mẫu vật Trường Đại học Khoa học tự nhiên Tp HCM Random Amplification of Polymorphic DNA

Rescaled consistency index

Restriction fragment length polymorphism

Retention index

Rừng phòng hộ Section

Phòng mẫu vật Viện Sinh thái học miền Nam Simple sequence repeat

Subfamily–Phân họ Synonym

Tribe–Tông Phòng mẫu vật Viện Sinh học nhiệt đới Vườn quốc gia

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về họ Ráy 2

1.2 Sinh thái và dạng cây 2

1.2.1 Thực vật bán phụ sinh (hemiepiphytes) 2

1.2.2 Thực vật phụ sinh (epiphytes) 3

1.2.3 Thực vật mọc trên đá (lithophytes) 3

1.2.4 Thực vật cây chồi ngầm (geophytes) 3

1.2.5 Thực vật dòng chảy (rheophytes) 4

1.2.6 Thực vật ngập nước (submerged aquatics) hoặc ngập nước định kỳ (periodically submerged aquatics) 4

1.2.7 Thực vật đầm lầy (helophytes) 4

1.2.8 Thực vật trôi nổi (free-floading aquatics) 5

1.3 Lịch sử nghiên cứu phân loại họ Ráy 5

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu phân loại họ Ráy trên thế giới 5

1.3.1.1 Nghiên cứu phân loại họ Ráy dựa trên đặc điểm hình thái 5

1.3.1.2 Nghiên cứu ứng dụng marker phân tử trong xây dựng hệ thống phát sinh chủng loại ở họ Ráy 8

1.3.2 Lịch sử nghiên cứu họ Ráy ở Việt Nam 10

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Đối tượng nghiên cứu 13

2.2 Phương pháp nghiên cứu 13

2.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa 13

2.2.2 Phương pháp thực hiện ở phòng thí nghiệm 14

2.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái 14

2.2.2.2 Phương pháp nghiên cứu phân tử 14

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 16

2.2.3.1 Xây dựng cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái 16

2.2.3.2 Xây dựng cây phả hệ dựa trên marker phân tử 16

3.1.1 Kết quả xây dựng cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái 17

3.1.1.1 Phân họ Pothoideae và Monsteroideae 18

3.1.1.3 Phân họ Lasioideae 18

3.1.1.4 Phân họ Aroideae 19

Tông Homalomeneae 19

Tông Schismatoglottis, Cryptocoryneae 19

Tông Aglaonemateae 19

Tông Thomsonieae 20

Tông Arisaemateae 20

Tông Pistieae 21

Tông Colocasieae 21

3.2.2 Kết quả xây dựng cây phả hệ dựa trên marker phân tử 23

3.2.2.1 Kết quả đặc điểm trình tự trnL-trnF IGS và matK 23

3.2.2.2 Cây phả hệ dựa trên vùng trình tự trnL-trnF và matK 24

Phân họ Pothoideae, Monsteroideae và Lasioideae 25

Phân họ Aroideae 26

Tông Cryptocoryneae và Schismatoglottideae 26

Tông Aglaonemateae 26

Tông Homalomeneae 30

Tông Thomsonieae 31

Tông Pistieae 34

Tông Colocasieae 34

Tông Arisaemateae 39

Tông Areae 42

3.3 Kết quả nghiên cứu đặc điểm hình thái 43

Khóa định loại các chi thuộc họ Araceae ở miền Nam 43

Phân họ 1 POTHOIDEAE 45

Tông Potheae 45

Chi Pothos 45

Tông Anadrndreae 53

Chi Anadendrum 53

Khóa định loại các loài Anadendrum ở phía Nam 53

Tông Monstereae 55

Chi Rhaphidophora 55

Khóa định loại các loài Rhaphidophora ở phía Nam 56

Chi Epipremnum 60

Khóa định loại các loài Epipremnum ở phía Nam 60

Chi Sinsdapsus 62

Khóa định loại các loài Sinsdapsus ở phía Nam 63

Phân họ 3 LASIOIDEAE 64

Chi Pycnospatha 64

Chi Cyrtosperma 65

Chi Lasia 67

Phân họ 4 AROIDEAE 68

Tông Homalomeneae 68

Chi Homalomena 69

Khóa định loại các loài Homalomena ở phía Nam 69

Tông Schismatoglottideae 74

Chi Schismatoglottis 74

Khóa định loại các loài Schismatoglottis ở phía Nam 74

Tông Cryptocoryneae 77

Chi Cryptocoryne 78

Khóa định loại các loài Cryptocoryne ở phía Nam 78

Tông Aglaonemateae 81

Chi Aglaonema 81

Khóa định loại các loài Aglaonema ở phía Nam 82

Tông Thomsonieae 87

Chi Amorphophallus 87

Chi Sauromatum 108

Chi Typhonium 109

Khóa định loại các loài Typhonium ở phía Nam 110

Tông Arisaemateae 122

Chi Arisaema 122

Khóa định loại các loài Arisaema ở phía Nam 123

Tông Colocasieae 136

Chi Remusatia 137

Chi Colocasia 138

Khóa định loại các loài Colocasia ở phía Nam 138

Chi Alocasia 141

Khóa định loại các loài Alocasia ở phía Nam 142

Chi Leucocasia 147

Tông Pistieae 147

Chi Pistia 148

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 149

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 3.1 Cây phả hệ họ Ráy ở phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái 17 Hình 3.2 Cây phả hệ họ Ráy ở phía Nam Việt Nam dựa trên marker phân tử 24 Hình 3.2 Cây phả hệ tông Colocasieae dựa trên marker phân tử 37

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Trình tự mồi được sử dụng để khuếch đại vùng trình

trnL-trnF IGS và matK 16

Bảng 3.1 Đặc điểm khác biệt giữa 3 section Anomala, Fimbriata và Sinarisaema 22

Bảng 3.2 Sự khác biệt giữa Aglaonema và Aglaodorum 28

Bảng 3.3 So sánh các đặc điểm hình thái của A condaoense, A pierreanum và A

roxburghii. 41

Luận án đã thống kê được họ Ráy ở phía Nam Việt Nam có 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng, trong đó tác giả luận án đã thu thập được 66 loài, 1 phân loài và 1 dạng với 269 tiêu bản Thông qua quá trình nghiên cứu chi tiết đặc điểm hình thái, luận án

đã xây dựng được cây phả hệ cho 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng Bên cạnh đó, đề tài

cũng lần đầu cung cấp dữ liệu phân tử (2 marker phân tử là trnL-trnF IGS và matK)

cho 64 loài, 1 phân loài và 1 dạng thu được, từ đó xây dựng cây phả hệ dựa trên marker phân tử cho họ Ráy ở phía Nam Việt Nam Dựa trên kết quả này, luận án đã có

sự chỉnh lý hay khẳng định vị trí phân loại của các taxa ở nhiều chi còn chưa được

thống nhất giữa các nhà nghiên cứu như: Aglaonema, Aglaodorum, Alocasia, Amorphophallus, Arisaema, Colocasia, Homalonema, Pseudodracontium, Sauromatum và Typhonium Bên cạnh đó, luận án đã xây dựng được khóa định loại và

cung cấp các thông tin cập nhật cho toàn bộ 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng cho họ Ráy ở phía Nam Việt Nam gồm: danh pháp đầy đủ, trích dẫn tài liệu, mô tả chi tiết đặc điểm hình thái, mẫu chuẩn, mẫu nghiên cứu, đặc điểm sinh thái, phân bố và hình ảnh minh họa chi tiết Ngoài ra, đề tài đã ghi nhận bổ sung 16 loài cho khu hệ Ráy

phía Nam, bao gồm 3 ghi nhận phân bố mới (gồm các loài Amorphophallus paeoniifolius, A tonkinensis và Schismatoglottis cadieri) và 13 loài nghi ngờ là mới cho khoa học (gồm: 1 loài thuộc chi Alocasia, 3 loài thuộc chi Amorphophallus, 3 loài thuộc chi Arisaema và 6 loài thuộc chi Typhonium), trong đó đã mô tả và công bố 3 loài mới cho khoa học trên các tạp chí khoa học trong nước và quốc tế là Alocasia rivularis, Arisaema langbiangense và Typhonium thatsonense Cho đến thời điểm bảo

vệ, luận án đã công bố được 5 bài báo khoa học, bao gồm 2 bài trên tạp chí khoa học quốc tế (ISI) và 3 bài trên tạp chí khoa học trong nước Tác giả vẫn đang tiếp tục chuẩn bị thêm các bài báo khác

One hundred and one species, 1 subspecies and 1 form of the Araceae in the southern Vietnam have been reportedin the thesis, in which the author have collected

269 specimens of 66 species, 1 subspecies and 1 form Based on examination of the morphological characteristics, the thesis has constructed a phylogenetic tree for all the

recorded taxa Besides, this study has provided molecular data (trnL-trnF IGS and matK sequences) for 64 species, 1 subspecies and 1 form, which were used to

construct a molecular phylogenetic tree of the Araceae in the southern Vietnam Based

on these results, the author has re-classified and/or confirmed the exact identification

for ambiguous species in the following genera: Aglaonema, Aglaodorum, Alocasia, Amorphophallus, Arisaema, Colocasia, Homalonema, Pseudodracontium, Sauromatum and Typhonium In addition, the study has estabished morphological

characteristic-based keys to and provided and/or updated the taxonomic information for all the taxa, including scientific name, references, morphological description, type specimens, studied specimens, ecological characteristics, distribution and illustrations with colourful photographs Moreover, 16 taxa have been recorded as new to the

Araceae flora in southern Vietnam, including 3 known species (i.e Amorphophallus paeoniifolius, A tonkinensis và Schismatoglottis cadieri) and thirteen species tentatively new to science (i.e 1 species of Alocasia, 3 species of Amorphophallus, 3 species of Arisaema and 6 species of Typhonium) Three out of those species, i.e Alocasia rivularis, Arisaema langbiangense and Typhonium thatsonense have been published As results until the defense, 5 papers have been published/accepted for publication in 3 national and 2 international botanical (ISI- International Scientific

Indexing) journals More manuscripts are under preparation

MỞ ĐẦU

Họ Ráy (Araceae) là một họ thực vật thuộc lớp một lá mầm (Monocotyledon) của ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta) với khoảng 2824 loài thuộc 107 chi [79] Họ Ráy ở Việt Nam lần đầu tiên được hệ thống bởi một nhà thực vật học người Pháp là Gagnepain vào năm

1942 [76] Phạm Hoàng Hộ (2000) [6] trong quyển “Cây cỏ Việt Nam” (tập III) cũng như Nguyễn Văn Dư (2005) trong “Danh lục các loài thực vật Việt Nam” (tập III, Nguyễn Tiến Bân chủ biên) cũng đã cung cấp các thông tin ngắn gọn về phân loại của các loài thuộc họ Ráy Gần đây nhất, công trình chuyên khảo về họ Ráy ở Việt Nam là của Nguyễn Văn Dư (2006) [2], theo đó, tác giả đã thống kê có 116 loài thuộc 23 chi cho Việt Nam Tuy nhiên, phần nhiều các mẫu nghiên cứu trong công trình của Nguyễn Văn Dư (2006) [2] đều được thu thập tại các khu vực phía Bắc Việt Nam Ngoài ra, kể từ năm 2006, họ Ráy đã có 13 loài mới và 4 loài ghi nhận mới cho Việt Nam (phần lớn ở khu vực phía Nam) đã được công bố bởi nhiều tác giả, qua đó, nâng tổng số loài Ráy ở Việt Nam lên 133 [38, 80, 104, 106, 112, 141-142, 166-167, 170, 172-173] Hơn nữa, hiện nhiều loài và chi trong họ Ráy đã có sự thay đổi cũng như chưa thống nhất trong vị trí phân loại [2, 48, 88, 106, 162, 164] Như vậy, những hiểu biết về họ Ráy ở Việt Nam, đặc biệt là ở khu vực phía Nam Việt Nam vẫn chưa được đầy đủ, có thể nhiều loài vẫn còn chưa được biết đến hoặc vẫn còn chưa rõ ràng về mặt phân loại Hơn nữa, ở Việt Nam hiện vẫn chưa có một nghiên cứu nào về sử dụng các đặc điểm hình thái và đặc biệt là marker phân tử vào mục đích xây dựng hệ thống phả hệ nhằm

hệ thống hóa cũng như cung cấp thông tin phân loại cho họ Ráy

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Xây dựng cây

phả hệ cho họ Ráy (Araceae) ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên hình thái và marker phân tử” với các mục tiêu sau:

- Xây dựng hệ thống phả hệ cho họ Ráy ở phía Nam Việt Nam dựa trên đặc điểm hình thái và các marker phân tử, từ đó, chỉ ra mối quan hệ tiến hóa giữa các bậc phân loại trong họ Ráy

- Bằng các dữ liệu về hình thái và phân tử, xác nhận hay điều chỉnh vị trí phân loại của các taxa còn chưa rõ ràng ở các nghiên cứu trước đây

- Bổ sung ghi nhận thêm thành phần loài của họ Ráy cho hệ thực vật Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về họ Ráy

Ráy (Araceae) là một họ thực vật thuộc lớp Một lá mầm (Monocotyledon) của ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) với khoảng 2.824 loài thân thảo thuộc 107 chi [79] Họ Ráy phân

bố rộng trên thế giới, đặc biệt là các khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới Phần lớn các loài thuộc

họ Ráy là cây thường xanh, phát triển nơi ít ánh sáng và ẩm ướt, tuy nhiên một số loài lại là dạng cây rụng lá, thích nghi với điều kiện sống nơi có nhiều ánh sáng và có mùa khô kéo dài Các loài rụng lá thường có chu kỳ sống theo mùa, theo đó thân củ thường ngủ vào mùa đông hay mùa hè, phát triển trở lại vào mùa xuân và kéo dài đến hết mùa thu Hoa của các loài Ráy thường được thụ phấn nhờ vào sâu bọ, hạt thường được phát tán nhờ chim và các loại động vật hữu nhũ, một số ít loài khác lại có hạt được phát tán nhờ thủy triều, điển hình là loài

Aglaonema griffithii (syn.: Aglaodorum griffithii) [2, 32, 147]

Họ Ráy có đặc điểm hình thái hoa rất đặc trưng là có mo gồm 1 phiến dạng lá, đa dạng

về hình dạng, kích thước cũng như màu sắc Mo có nhiệm vụ bảo vệ bông nạc và thường được chia làm 2 phần là phiến mo và ống mo Một nét đặc trưng khác của họ Ráy là bông nạc; bông nạc được chia làm 2 dạng là lưỡng tính và đơn tính, bông nạc đơn tính là dạng bông nạc chỉ mang 1 loại hoa đực hoặc cái trên 1 bông; trong khi bông nạc lưỡng tính là loại bông nạc mang cả hoa đực và cái trên cùng 1 bông Bông nạc của nhiều loài trong họ Ráy nói chung và phần lớn các loài Ráy ở phía Nam Việt Nam nói riêng có 1 phần bất thụ nằm ở giữa phần đực và cái hoặc ở tận cùng của bông nạc Ngoài ra, hoa của họ Ráy cũng được chia làm

2 loại là hoa lưỡng tính và hoa đơn tính Theo nhiều nghiên cứu, hoa lưỡng tính thường xuất hiện ở các phân họ có bậc phân loại cổ xưa như Pothoideae, Monsteroideae và Lasioideae; trong khi hoa đơn tính thường gặp ở phân họ có mức độ tiến hóa hơn như Aroideae [2, 32, 147]

1.2 Sinh thái và dạng cây (habit)

1.2.1 Thực vật bán phụ sinh (hemiepiphytes)

Rừng ẩm nhiệt đới là sinh cảnh sống đặc trưng của các chi bán phụ sinh Các loài này

có sự biến động lớn về kích thước, từ dạng thân leo ngắn xuất hiện trên các nhánh hoặc thân

cây lớn (một số loài thuộc chi Anthurium) đến các dạng thân leo lớn bám trên các thân cao ở các vòm rừng và có chiều dài rất lớn, hoa nở trên thân và thòng xuống (ở loài Philodendron scandens) Dạng bán phụ sinh có thể được chia ra làm 2 loại là sơ cấp và thứ cấp Dạng sơ

cấp gồm các loài bắt đầu phát triển phía trên mặt đất nhưng tạo ra hệ rễ và sau cùng phát triển hướng xuống đất Dạng thứ cấp gồm các loài mọc từ đất, lớn lên trên thân cây và dần tách ra khỏi đất bằng các rễ non từ thân [147]

Ở phía Nam Việt Nam, loài Rhaphidophora hookeri (Hình 13, Phụ lục 20) là điển

Nhiều dạng bán phụ sinh, phụ sinh và cây chồi ngầm cũng xuất hiện dưới dạng mọc

trên đá ở các điều kiện khác nhau Các loài phụ sinh như Anthurium coriaceum, A coriaceum, A erskinei thường phát triển trên các tản đá ven biển, nơi có điều kiện khô cằn

Một số loài thuộc dạng bán phụ sinh cũng thường xuyên phát triển trên đá ở các khu rừng có

đủ bóng tối và độ ẩm, bề mặt đá cũng tạo điều kiện tương tự cho quá trình đeo bám như khi trên các thân cây Một số cây dạng chồi ngầm cũng thường xuất hiện ở các hốc đá vôi bị ăn

mòn, nhiều lá mục hay có nhiều mùn, các loài này gồm Amorphophallus albispathus, Leucocasia gigantea và Typhonium albispathum ở Đông Nam Á và Amorphophallus bildebrandtii ở Madagasca [147]

Amorphophallus kienluongensis là loài điển hình có ở phía Nam Việt Nam cho dạng

sống này (Hình 44, Phụ lục 20)

1.2.4 Thực vật chồi ngầm (geophytes)

Dạng này có ở tất cả chi có dạng thân củ hay thân rễ, mọc dưới đất hay một phần dưới đất Các dạng cây chồi ngầm đặc biệt có giai đoạn nghỉ theo mùa, khi đó cây sẽ không lá và thường rơi vào mùa khô hay mùa đông (mùa không thuận lợi cho sự phát triển) của môi trường sống [147] Đa số các loài Ráy ở phía Nam Việt Nam thuộc nhóm thực vật chồi

ngầm, điển hình là các loài Amorphophallus opertus (Hình 49, Phụ lục 20), Arisaema condaoense (Hình 82, Phụ lục 20) hay Aglaonema simplex (Hình 40, Phụ lục 20)

Ở phía Nam Việt Nam, các loài thuộc chi Schismatoglottis (Hình 28 và 30, Phụ lục

20) là thực vật điển hình cho dạng sống này

1.2.6 Thực vật ngập nước (submerged aquatics) hoặc ngập nước định kỳ (Periodically submerged aquatics)

Nhiều loài thuộc chi Jasarum và Cryptocoryne là dạng thực vật ngập nước thường xuyên Bông mo nằm toàn bộ (Jasarum) hoặc một phần (Cryptocoryne) trên mặt nước trong khi các bộ phận còn lại đều nằm dưới nước Cryptocoryne là chi lớn nhất trong các loài ráy

thủy sinh, phần lá ngập nước thì tương đối lớn, trong khi phần bên trên lại nhỏ, điều này cho thấy, điều kiện phía trên mặt nước là không thuận lợi cho sự phát triển của chúng Các lá ngập nước và trên mặt nước của cùng một loài thường trông rất khác nhau về hình dáng, kích

cỡ, màu sắc và cấu trúc Nhiều loài xuất hiện ở vùng thủy triều nước ngọt, nơi có chu kỳ

nước lên xuống hàng ngày như C ferruginea, C lingua và C pontederiifolia, trong khi một

số loài khác lại có khả năng phát triển ở cả nước ngọt lẫn nước lợ như C ciliata [147]

Đại diện cho dạng sống này ở phía Nam Việt Nam là loài Cryptocoryne ciliata (Hình

32, Phụ lục 20)

1.2.7 Thực vật đầm lầy (helophytes)

Thực vật đầm lầy là dạng có môi trường sống ở các khu vực đầm lầy hoặc dọc theo bờ

các con sông và suối Chi Gearum, Mangonia, Scaphispatha, Spathicarpa và một số ít loài thuộc các chi Caladium, Homalomena, Lasia, Montrichardia, Philodendron, Typhonodorum

và Typhonium là đại diện cho dạng sống đầm lầy và có lối phát triển đều đặn hoặc thường

xuyên ở theo mùa lũ Dạng sống đầm lầy có thể được xem là khá đặc biệt ở phần lớn chi đã

trình bày ở trên, thân củ hay thân rễ có thể thích ứng tốt với môi trường lũ theo mùa và 1 mùa khô rõ rệt [147]

Điển hình cho dạng sống đầm lầy ở phía Nam Việt Nam là Lasia spinosa (Hình 23,

Phụ lục 20)

1.2.8 Thực vật trôi nổi (free-floading aquatics)

Chỉ có một loài duy nhất sống khắp các khu vực nhiệt đới trong họ Ráy thuộc dạng

này là Pistia stratiotes [2, 6, 147] Loài này cũng có sự phân bố rộng ở phía Nam Việt Nam,

thường thấy ở các ao, hồ và đầm lầy (Hình 97, Phụ lục 20)

1.3 Lịch sử nghiên cứu phân loại họ Ráy

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu phân loại họ Ráy trên thế giới

1.3.1.1 Các nghiên cứu phân loại họ Ráy dựa trên đặc điểm hình thái

Họ Ráy được mô tả lần đầu tiên vào năm 1789 bởi Jussieu, trong đó, tác giả đã xếp tất

cả các loài thân leo vào chung 1 nhóm gọi là Pothos L., trong khi các loài có dạng sống trên mặt đất được xếp vào nhóm Arum L và Dracontium L [123] Sau Jussieu, người đặt nền

móng cho các nghiên cứu có tính hệ thống ở họ Ráy là nhà thực vật học người Úc, Heinrich Wilhelm Schott Ông đã khảo sát và so sánh chi tiết các đặc điểm của các loài trong họ, qua

đó giúp Schott đặt nền móng và thiết lập hệ thống phân loại đầu tiên cho họ Ráy vào năm

1860 Trong hệ thống này, Schott đã xác định họ Ráy có 106 chi thuộc 12 tông (Phụ lục 1,

Bảng 1), theo đó, cả họ được chia làm 2 nhóm chính, (1) Diclines là nhóm mang hoa đơn tính

và (2) Monoclines là nhóm mang hoa lưỡng tính Như vậy, Schott đã sắp xếp nhóm mang hoa đơn tính trước hoa lưỡng tính và do đó Calleae và Orontieae (thuộc nhóm Monoclines) là

2 tông có mức độ tiến hóa cao nhất trong họ Ráy [215] Ngoài công trình về hệ thống phân loại cho họ Ráy, Schott còn có nhiều công trình lớn khác ở họ Ráy như: “Meletemata botanica” [208], “Prodromus systematis Aroidearum” [215]

Năm 1883, Hooker đưa ra một hệ thống phân loại mới cho họ Ráy dựa trên quan điểm hoa đơn tính có trước hoa lưỡng tính của Schott (1860) [215] (Phụ lục 1, Bảng 2) Điểm khác biệt và tiến bộ trong hệ thống của Hooker (1883) [113] so với Schott (1860) [215] là có sự phân biệt giữa nhóm có và không có bao hoa Tuy nhiên, cả hệ thống của Schott và Hooker đều không phù hợp với quan điểm của nhiều nhà nghiên cứu họ Ráy về sau (hoa lưỡng tính

có trước hoa đơn tính), do đó, 2 hệ thống này gần như không được sử dụng [21, 27, 32, 147]

Tiếp theo sau các công trình của Schott và Hooker là các nghiên cứu của một nhà thực vật học người Đức, Adolf Engler Một đặc trưng trong các nghiên cứu của Engler và các cộng sự là đã có một số lượng lớn hình ảnh minh họa, hầu hết những hình ảnh này đều do họ thực hiện, tuy nhiên cũng có một số được kế thừa từ các hình ảnh của Schott Ngoài ra, một lượng lớn mẫu vật của họ Ráy cũng được sưu tầm và lưu giữ tại Bảo tàng Botanischer Garten Berlin-Dahlem, đây là nguồn mẫu vật quan trọng cho các nghiên cứu của Engler [147] Quan điểm trong hệ thống học của Engler có sự khác biệt so với Schott và Hooker là xếp nhóm Ráy mang hoa lưỡng tính lên trước nhóm hoa đơn tính, nhóm có bao hoa trước nhóm không bao hoa, nhóm thân leo trước nhóm thân rễ và sau cùng là nhóm thân củ Theo đó, Engler đã giới thiệu một hệ thống phân loại mới cho họ Ráy vào năm 1876 (Phụ lục 1, Bảng 3) Trong

hệ thống này, Engler lần đầu tiên chia họ Ráy thành 10 phân họ theo thứ bậc tiến hóa tăng dần như sau: Pothoideae, Monsteroideae, Lasioideae, Philodendroideae, Aglaonemoideae, Colocasioideae, Staurostigmoideae, Aroideae, Pistioideae và Lemnoideae [55]

Năm 1920, Engler rút gọn và cải tiến hệ thống năm 1876 để hình thành hệ thống phân loại mới cho họ Ráy gồm 8 phân họ (Phụ lục 1, Bảng 4) Trong hệ thống này, Engler vẫn giữ quan đểm là Ráy mang hoa lưỡng tính có trước nhóm mang hoa đơn tính và nhóm Ráy thân leo cổ xưa hơn nhóm thân rễ hay thân củ Tuy nhiên, Engler (1920b) [67] đã có sự chỉnh sửa, sắp xếp lại cũng như cập nhật nhiều thông tin hơn so với phiên bản năm 1876, theo đó, (1) phân họ Lemnoideae đã được tách ra thành một họ riêng biệt là Lemnaceae; (2) hai tông Calleae và Symplocarpeae được tách ra từ phân họ Pothoideae để thành lập 1 phân họ mới là Calloideae; (3) phân họ Aglaonemoideae được thay đổi thành tông Aglaonemateae và thuộc phân họ Phylodendroideae; (4) Phân họ Staurostigmoideae bị xóa bỏ, các chi thuộc phân họ này được chuyển sang các phân họ khác

Năm 1990, Grayum đã có những cải tiến đáng kể trong hệ thống của Engler (Phụ lục

1, Bảng 5) Theo đó, Grayum (1990) [81] nhận thấy, giữa chi Acorus và phần còn lại của họ

Ráy có nhiều điểm khác biệt như: tế bào có tinh dầu; lá hình gươm và giống nhau ở cả 2 mặt; đính noãn trụ giữa và treo ở đỉnh; vách bao phấn dầy và có hình sao Do đó, Grayum (1990)

[81] đã tách chi Acorus ra khỏi họ Ráy và thành lập một họ riêng là Acoraceae, kết quả này

được chấp nhận rộng rãi bởi nhiều nhà thực vật học [2, 27, 32, 147, 135] Ngoài ra, hệ thống của Grayum (1990) [81] cũng có nhiều thay đổi so với hệ thống của Engler (1920b) [67] như:

(1) phân họ Monsteroideae được chuyển thành tông Monstereae và thuộc phân họ Pothoideae

do có các đặc điểm là mang hoa lưỡng tính, sống trên cạn và có dạng thân leo; (2) phân họ Philodendroideae được nhập vào phân họ Calloideae do có chung đặc điểm là bông nạc không có phụ bộ cũng như không có phần bất thụ giữa phần đực và cái; (3) Phân họ Lasioideae là nhóm tiến hóa hơn so với phân họ Calloideae và Colocasioideae Trong hệ

thống của Grayum, việc tách chi Acorus ra khỏi họ Ráy và thành lập một họ riêng là

Acoraceae được chấp nhận rộng rãi bởi nhiều nhà thực vật học [2, 27, 32, 147, 135] Tuy nhiên, việc xếp phân họ Lasioideae có hoa lưỡng tính sau Colocasioideae mang hoa đơn tính

là không phù hợp với quan điểm tiến hóa theo trình tự hoa lưỡng tính có trước hoa đơn tính của nhiều tác giả [2, 27, 32, 55, 67, 135, 147]

Bogner & Nicolson (1991) [27] xây dựng một hệ thống phân loại mới dựa trên quá trình nghiên cứu lại hệ thống của Engler (1820b) [67] Hệ thống này đã chia họ Ráy ra làm 9 phân họ, 31 tông, 13 phân tông và 105 chi Hệ thống của Bogner và Nicolson có một số thay đổi so với hệ thống của Engler (1820b) [67] là: (1) đồng quan điểm với Grayum (1990) [81]

là tách chi Acorus ra khỏi họ Araceae và thành lập họ mới là Acoraceae; (2) giảm số chi của phân họ Pothoideae xuống còn 3, chi Gymnostachys được tách ra để hình thành một phân họ

cổ xưa nhất của họ Ráy là Gymnostachydoideae; (3) Phân họ Caloideae chỉ còn 1 chi duy

nhất là Calla; (4) phân họ Monsteroideae, Philodendroideae và Pistioideae được đưa trở lại

thành các phân họ độc lập (Phụ lục 1, Bảng 6)

Gần đây nhất, Mayo et al (1997) [147] đã đưa ra 1 hệ thống phân loại mới cho họ

Ráy (Phụ lục 1, Bảng 7), trong đó, Mayo và cộng sự đã xếp các taxa theo những điểm dị biệt trong những tập hợp không phân hạng mà các tác giả gọi đó là các “cline” Cách sắp xếp này

tương tự như quan điểm của Schott (1860) [215] và Hooker (1883) [113], theo đó, Mayo et

al (1997) [147] đã phân họ Ráy ra làm 2 nhóm chính là Ráy nguyên thủy và Ráy thật Nhóm

Ráy nguyên thủy gồm 2 phân họ là Gymnostachydoideae và Orontioideae có đặc điểm là mang hoa lưỡng tính, có bao hoa và bao phấn mở bằng khe dọc Trong khi đó, nhóm Ráy thật gồm 5 phân họ là Pothoideae, Monsteroideae, Lasioideae, Calloideae và Aroideae Trong nhóm Ráy thật, 2 phân họ Pothoideae, Monsteroideae là nhóm cổ xưa vì có hoa lưỡng tính và dạng thân leo; tiếp đến là phân họ Lasioideae và Calloideae cũng mang hoa lưỡng tính nhưng sống trên cạn hay bán thủy sinh; nhóm Ráy có hoa đơn tính được xếp sau cùng Như vậy,

quan điểm của Mayo và cộng sự vẫn là nhóm mang hoa lưỡng tính có trước hoa đơn tính [147]

Trong lịch sử, ngoài các nghiên cứu mang tính hệ thống học đã được trình bày trên đây, nhiều nghiên cứu tổng thể về họ Ráy cho một khu vực cụ thể cũng được thực hiện bởi nhiều tác giả Chẳng hạn, Gagnepain (1942) [76] trong quyển “Flore Général de L’Indochine” đã mô tả được 25 chi với 145 loài có ở Đông Dương Hu (1968) [117] đã ghi nhận 23 chi với 66 loài có ở Thái Lan Từ năm 1977 đến năm 2010, Li đã có nhiều bài viết thống kê và công bố mới cho họ Ráy ở Trung Quốc [133-134] Năm 2010, Li đã ghi nhận họ Ráy ở Trung Quốc có 181 loài thuộc 26 chi, trong đó có 72 loài đặc hữu [135] Gần đây,

Boyce et al (2012) [32] thống kê ở Thái Lan có 26 chi với 210 loài, trong đó có 78 loài đặc

hữu

Ngoài ra, các nghiên cứu chuyên sâu cho từng chi của họ Ráy cũng đã được công bố

bởi nhiều tác giả như: Spathiphyllum Schott [41], Amydrium Schott [177], Aglaonema Schott [178], Pycnospatha Thorel ex Gagnepain [21], Zantedeschia K Sprengel [132], Monstera Adanson [144], Lagenandra Dalzell [245], Anubias Schott [46], Theriophonum Blume [225], Syngonium Schott [44], Philodendron Schott [146], Anthurium Schott [45], Typhonium Schott [232], Amorphophallus Blume ex Decaisne [103-104], Arisaema Mart [87-89]

1.3.1.2 Nghiên cứu ứng dụng marker phân tử trong xây dựng hệ thống phát sinh chủng loại

ở họ Ráy

Nghiên cứu đầu tiên về xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy dựa trên marker phân tử là

của French et al (1995) [71] Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng cây phả hệ cho

86 chi của họ Ráy dựa trên các vị trí cắt giới hạn (RFLP) của gen lục lạp, qua đó so sánh với

hệ thống phân loại của Grayum (1990) [81] Theo đó, các tác giả đã cho thấy phân họ Orontioideae được xếp ngoài cùng, kế đến là các phân họ Pothoideae, Monsteroideae, Lasioideae, Calloideae và Aroideae Ngoài ra, French và cộng sự cũng cho thấy 3 tông

Arisaemateae, Areae và Colocasieae xếp chung một nhóm và chi Alocasia là cổ xưa hơn (xếp ngoài) so với chi Colocasia [71]

Barabe et al (2002) [16] xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy dựa trên sự kết hợp 2 vùng không mã hóa của hệ DNA lục lạp là trnL intron và trnL-trnF Kết quả cho thấy, phân họ

Orontioideae vẫn là nhóm cổ xưa nhất, kế đến là nhóm các phân họ Monsteroideae,

Pothoideae, Lasioideae, Calloideae và Aroideae Cabrera et al (2008) [42] đã kết hợp các vùng không mã hóa (rbcL, trnK, trnL intron, trnL-trnF) và vùng mã hóa (matK) của DNA

lục lạp nhằm phân tích mối quan hệ giữa họ Ráy với họ Lemnaceae Kết quả nghiên cứu đã cho thấy các vấn đề như sau: (1) họ Lemnaceae xếp bên trong các phân họ Gymnostachydoideae, Orontioideae nhưng nằm ngoài các phân họ Pothoideae, Monsteroideae, Lasioideae và Aroideae; (2) phân họ Calloideae không xếp riêng biệt mà được xếp gọn bên trong phân họ Aroideae, kết quả này khác với quan điểm trong hệ thống

phân loại của Mayo et al (1997) [147] và sơ đồ phả hệ dựa trên marker phân tử (RFLP) của French et al (1995) [71], khi các nghiên cứu này cho thấy phân họ Calloideae độc lập với

phân họ Aroideae; (3) phân họ Pothoideae và Monsteroideae là nhóm cổ xưa (xếp ngoài) so với phân họ Lasioideae; (4) 3 tông Colocasieae, Arisaemateae, Areae đã có sự phân nhóm

theo trật tự và chi Colocasia là nhóm chị (xếp ngoài) của chi Alocasia, kết quả này trái ngược với công bố của French et al (1995) [71]

Cusimano et al (2011) [48] dựa trên nền tảng hệ thống phả hệ của Cabrera et al

(2008) [42] và bổ sung thêm một số chi nhằm xây dựng cây phả hệ cho họ Ráy dựa trên các

marker lục lạp (rbcL, trnK, trnL intron và trnL-trnF và matK) và hình thái Tương tự, Nauheimer et al (2012) [162] cũng dựa trên sự kết hợp của các vùng gen lục lạp nhằm xây

dựng cây phả hệ cho họ Ráy, qua đó, công trình đã xem xét quá trình tiến hóa cũng như so sánh các mối tương quan trong họ Ráy ở các vùng địa lý khác nhau Sự sắp xếp các phân họ

và tông ở nghiên cứu của Cusimano et al (2011) [48] và Nauheimer et al (2012) [163] về cơ bản tương tự như công bố của Cabrera et al (2008) [42] Tuy nhiên, một khác biệt trong các

hệ thống phả hệ này là sự sắp xếp của phân họ Pothoideae và Monsteroideae so với phân họ Lasioideae, theo đó, phân họ Pothoideae và Monsteroideae là nhóm cổ xưa (xếp ngoài) so

với phân họ Lasioideae ở hệ thống của Cabrera et al (2008) [42] trong khi ở các phân họ này

gần như không thể phân biệt rõ ràng giữa các nhóm cổ xưa hoặc tiến hóa sau ở cây phả hệ

của Cusimano et al (2011) [48] và Nauheimer et al (2012) [163]

Ngoài các nghiên cứu xây dựng cây phả hệ cho cả họ, các hệ thống phả hệ cho từng

phân họ hay tông của họ Ráy cũng được công bố bởi nhiều tác giả Chẳng hạn, Grob et al (2002 & 2004) [84-85] kết hợp các vùng matK và rbcL, trnL intron của hệ DNA lục lạp

nhằm xây dựng cây phả hệ cho tông Thomsoneae, kết quả cho thấy 2 loài thuộc chi

Pseudodracontium là P harmandii và P lanceolatum đều nằm gọn bên trong chi Amorphophallus và do đó Grob et al (2002) [85] đã đề xuất nên nhập chi Pseudodracontium vào chi Amorphophallus Sedayu et al (2010) [220] phân tích mối quan hệ tiến hóa của các loài thuộc chi Amorphophallus và Pseudodracontium, kết quả cũng cho thấy 2 chi này có

mối quan hệ rất gần về mặt di truyền Điều này dẫn đến việc Hetterscheid & Claudel (2012)

[108] quyết định chuyển toàn bộ các loài Pseudodracontium sang Amorphophallus Goncalves et al (2007) [78] xây dựng cây phả hệ cho tông Spathicarpeae dựa trên các marker lục lạp là trnL, trnL-trnF và matK Yeng et al (2013) [250] sử dụng marker ITS nhằm mục đích dựng cây phát sinh loài cho chi Homalomena ở khu vực Châu Á Jung et al (2004) [122] xây dựng cây phả hệ cho chi Arisaema ở Hàn Quốc hay Ohi-Toma et al (2016)

[181] dựa trên marker lục lạp nhằm phân tích mối quan hệ giữa các section trong chi

Arisaema, qua đó các tác giả đã tách sect Fimbriata ra khỏi sect Attenuata để đưa ra hệ thống phân loại mới cho chi Arisaema gồm 15 section

Gần đây, đã có nhiều nghiên cứu sử dụng marker phân tử nhằm giải quyết các nhầm lẫn trong phân loại bằng hình thái ở cấp độ loài hay chi trong họ Ráy mà điển hình là nghiên

cứu của Nauheimer et al (2012) [163] Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng cây phả hệ cho chi Alocasia bằng các marker lục lạp và nhân, theo đó loài Colocasia gigantea không xếp vào nhóm các loài thuộc chi Colocasia mà đứng riêng thành 1 nhánh, qua đó các tác giả đã đề nghị loài Colocasia gigantea nên được giữ lại tên mà Schott (1857) [211] đề xuất là Leucocasia gigantea Tương tự, Nauheimer & Boyce (2013) [164] cũng sử dụng các marker lục lạp và nhân để xác định vị trí phân loại của loài Alocasia hypnosa Kết quả cho thấy, Alocasia hypnosa không xếp chung với chi Alocasia hay Colocasia mà đứng riêng biệt, với kết quả này, Nauheimer & Boyce (2013) [164] đã thành lập một chi mới là Englerarum, qua đó, chuyển loài Alocasia hypnosa vào chi Englerarum với tên khoa học mới là Englerarum hypnosum

1.3.2 Lịch sử nghiên cứu họ Ráy ở Việt Nam

Gagnepain (1942) [76] trong quyển “Flore Général de L’Indochine” đã mô tả được 25 chi với 145 loài có ở Đông Dương và công bố này được xem là công trình nghiên cứu về họ Ráy đầu tiên ở Việt Nam Trong quyển “Cây cỏ Việt Nam” xuất bản vào năm 2000, giáo sư Phạm Hoàng Hộ đã thống kê ở Việt Nam có 27 chi với 128 loài, trong đó, bao gồm cả các

loài có nguồn gốc từ nước ngoài dùng làm hoa cảnh [6] Tương tự, Nguyễn Văn Dư (2005) [1] trong quyển “Danh lục các loài thực vật Việt Nam” đã thống kê họ Ráy có 28 chi và 152 loài (gồm cả các loài nhập nội) Đến thời điểm hiện tại, công trình chuyên khảo đầy đủ nhất

về họ Ráy ở Việt Nam là của Nguyễn Văn Dư (2006) [2], theo đó, tác giả đã thống kê ở Việt Nam có 116 loài thuộc 23 chi Ngoài ra, từ năm 2006 đến nay, họ Ráy đã có 13 loài mới và 4

loài ghi nhận mới cho Việt Nam, trong đó, nhiều nhất là chi Arisaema có 4 loài mới và 3 ghi nhận mới, kế đến là chi Amorphophallus với 4 loài mới và 1 loài ghi nhận mới, chi Typhonium và Alocasia có 2 loài mới và 1 loài mới cho chi Rhaphidophora (Phụ lục 2)

Cho đến thời điểm thực hiện đề tài này, chỉ có duy nhất công bố của Nguyễn Văn Giang và cs (2013) [5] là nghiên cứu có ứng dụng marker phân tử đối với họ Ráy ở Việt Nam Tuy nhiên, ở nghiên cứu này, các tác giả sử dụng marker RAPD và SSR nhằm đánh giá

tính đa dạng di truyền của loài Colocasia esculenta ở các khu vực khác nhau của Việt Nam với mục tiêu là tạo giống và bảo tồn loài C esculenta, một loài có giá trị kinh tế cao của họ

Ráy

Như vậy, qua quá trình nghiên cứu chi tiết các hệ thống học ở họ Ráy đã được công

bố bởi nhiều tác giả, chúng tôi nhận thấy, sự phân chia các taxon ra làm 2 nhóm rõ ràng theo

hoa đơn tính và hoa lưỡng tính trong hệ thống phân loại của Mayo et al (1997) [147] là rất

hợp lý Các tác giả đã cho thấy sự rõ ràng trong biến đổi thành phần của hoa cũng như sự

tách biệt về giới tính Ngoài ra, sự sắp xếp các taxon trong hệ thống của Mayo et al (1997)

[147] cũng dựa trên nhiều kết quả nghiên cứu về phấn hoa, số lượng nhiễm sắc thể cũng như thành phần hóa học, do đó, đây hệ thống là hệ thống có tính kế thừa và hiện đại nhất Chính

vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi quyết định chọn hệ thống phân loại của Mayo et al

(1997) [147] để làm cơ sở cho để sắp xếp các bậc phân loại của họ Ráy ở phía Nam Việt Nam Trên cơ sở đó, toàn bộ 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng ở phía Nam Việt Nam được xếp vào 21 chi thuộc 12 tông của 4 phân họ

Ngoài ra, trong các nghiên cứu có tính hệ thống về họ Ráy ở Việt Nam [1, 2, 6, 76] thì công trình đầy đủ và gần đây nhất là của Nguyễn Văn Dư (2006) [2] Trong nghiên cứu này,

tác giả đã sử dụng hệ thống phân loại của Mayo et al (1997) [147] làm nền tảng cho sự sắp

xếp các taxon của họ Ráy ở Việt Nam, theo đó nghiên cứu đã chia họ Ráy thành 23 chi thuộc

14 tông và 4 phân họ Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu trước đây vẫn còn một số điểm hạn chế

như: (1) thông tin về các loài ở phía Nam còn ít so với các loài ở phía Bắc; (2) nhiều mẫu vật nghiên cứu là các tiêu bản khô, thiếu hay không thể hiện được các thông tin về phân loại (màu sắc, mùi hương của các bộ phận), từ đó sẽ gây khó khăn cho việc nhận dạng các taxa thuộc họ Ráy trên thực địa Ngoài ra, kể từ năm 2006 đến nay, việc nhiều loài mới và ghi nhận mới cho Việt Nam được ghi nhận bởi nhiều tác giả đã cho thấy khả năng vẫn còn nhiều loài chưa được biết đến [38, 80, 104, 106, 112, 141-142, 166-167, 170, 172-173] Trong khi

đó, nhiều nghiên cứu gần đây cũng đã thể hiện quan điểm về thay đổi vị trí phân loại của nhiều loài và chi trong họ Ráy [2, 48, 88, 106, 162, 164] Hơn nữa, ở Việt Nam, vẫn chưa có một nghiên cứu trong việc ứng dụng marker phân tử nhằm nâng cao tính chính xác trong phân loại họ Ráy ở Việt Nam, đặc biệt là ở khu vực phía Nam Việt Nam Chính vì vậy, việc sửa đổi, cập nhật và hoàn thiện hệ thống phân loại cho họ Ráy dựa trên hình thái và phân tử

là cần thiết

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Đề tài nghiên cứu các loài thuộc họ Ráy phân bố ở khu vực phía Nam Việt Nam, từ địa phận Thành phố Đà Nẵng trở vào

- Mẫu nghiên cứu là các mẫu vật tươi của các loài được thu thập ngoài tự nhiên và kế thừa kết quả từ các nghiên cứu trước đây cũng như các tiêu bản lưu tại các phòng mẫu thực vật trong và ngoài nước

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa

2.2.1.1 Kế thừa từ các nghiên cứu trước đây: để thuận lợi cho việc thu thập mẫu vật, chúng

tôi tiến hành thống kê số lượng loài họ Ráy ở khu vực phía Nam Việt Nam dựa trên các nghiên cứu trước đây, theo đó, trước khi nghiên cứu này được thực hiện, số lượng loài có ở phía Nam là 88 loài, 1 phân loài và 1 dạng (Phụ lục 3) [1-2, 4, 6, 38, 80, 104-106, 141-142,

167, 170-173]

2.2.1.2 Ngoài thực địa

Chọn vị trí thu mẫu: các địa điểm thu thập mẫu vật được ghi nhận từ (1) các tài liệu đã

công bố về họ Ráy ở Việt Nam và (2) từ các chuyến khảo sát tại những địa điểm khác của chúng tôi Theo đó, chúng tôi đã khảo sát ở 31 địa điểm thuộc 22 tỉnh thành ở phía Nam Việt Nam (Phụ lục 4)

Ghi nhận vùng phân bố cho các loài: các loài được ghi nhận vùng phân bố ở vị trí thu

mẫu Ngoài ra, các vùng phân bố khác của các loài cũng được kế thừa từ nhiều nghiên cứu trước đây [1-2, 4, 6, 38, 80, 104-106, 141-142, 167, 170-173]

C ụp n tư iệu: ảnh chi tiết của các loài được chụp bằng máy ảnh k thuật số hiệu

CANON 600D kết hợp với ống kính Macro EF 100 mm và bộ nối 12, 20 và 36 mm

Thu thập mẫu vật làm tiêu b n khô: quy trình thu mẫu và xử lý tiêu bản thực vật dựa

trên tiêu chuẩn của Vườn thực vật Kew (Anh Quốc) [33]

Thu thập mẫu DNA: mẫu lá tươi được sử dụng cho các phân tích DNA, bên cạnh đó,

mẫu DNA từ lá cũng được lưu giữ trong túi silica gel với mỗi loài ít nhất 3 cá thể [243]

2.2.2 Phương pháp thực hiện ở phòng thí nghiệm

2.2.2.1 P ương p áp ng iên cứu đặc điểm hình thái

Nghiên cứu mẫu vật tại các bộ sưu tập: để phục vụ cho quá trình định danh và mô tả

các loài, chúng tôi đã trực tiếp khảo sát tiêu bản mẫu vật ở 5 bộ sưu tập trong nước gồm: Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội (HNU), Đại học Khoa học tự nhiên Tp HCM (PHH), Viện Sinh học nhiệt đới (VNM), Viện Sinh thái học Miền Nam (SGN), Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật (HN) Ngoài ra, các hình quét của các tiêu bản họ Ráy từ các bộ sưu tập của bảo tàng Paris (P) và Kew (K) cũng được tham khảo

P ương p áp định loại loài: sử dụng phương pháp hình thái so sánh bằng cách đối

chiếu và so sánh với các mô tả về các loài tương tự đã công bố trước đây cũng như các mẫu vật lưu tại các bảo tàng [1-2, 4, 6, 38, 80, 104-106, 141-142, 147, 167, 170-173]

P ương p áp xây dựng hệ thống đặc điểm hình thái cho các loài ở phía Nam Việt Nam: thông qua quá trình nghiên cứu chi tiết đặc điểm hình thái của các loài họ Ráy ở phía Nam và theo công bố của Cusimano et al (2011) [48], chúng tôi thiết lập bảng các đặc điểm

hình thái (Phụ lục 5) cho 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng có ở phía Nam Từ dữ liệu này, các đặc điểm sẽ được mã hóa bằng các ký tự từ 0 đến 7 và dấu “?” thể hiện các dữ liệu không xác định để hình thành bảng ma trận thể hiện ở Phụ lục 6

2.2.2.2 P ương p áp ng iên cứu phân tử

Lựa chọn marker phân tử trong nghiên cứu xây dựng ph hệ: như đã đề cập ở phần

tổng quan tài liệu (Mục 1.3.1.2), ở nhiều nghiên cứu xây dựng hệ thống phát sinh chủng loại

cho họ Ráy bằng marker phân tử, về cơ bản sự sắp xếp các nhóm phân họ, tông hay các chi là khá giống nhau [42, 48, 162-164] Trong nghiên cứu này, chúng tôi chọn 2 vùng gen trong hệ

DNA lục lạp là trnL-trnF IGS (vùng không mã hóa) và vùng matK (vùng mã hóa) để làm cơ

sở xây dựng hệ thống phả hệ cho họ Ráy ở phía Nam Việt Nam vì các lý do sau:

- Qua quá trình khảo sát thăm dò marker phân tử cho họ Ráy ở phía Nam, chúng tôi đã tiến hành trên nhiều loại marker phân tử của hệ DNA lục lạp và nhân (vùng trình tự ITS) Kết quả cho thấy, các marker lục lạp cho kết quả giải trình tự tốt, trong khi trình

tự của vùng gen nhân (ITS) lại cho kết quả không tốt Kết quả này phù hợp với số lượng các công bố về marker phân tử ở họ Ráy, theo đó chỉ có 2 nghiên cứu sử dụng vùng

ITS, 1 ở chi Homalomena [250] và 1 ở tông Colocasiaeae [63] trong tổng số rất nhiều

nghiên cứu về marker phân tử

- Hiện nay, tất cả các nghiên cứu xây dựng hệ thống phát sinh loài cho cả họ Ráy [42, 48, 63] hay nhiều nghiên cứu riêng cho các tông hoặc chi đều sử dụng các marker từ hệ

DNA lục lạp, trong đó nổi bật là các nghiên cứu kết hợp giữa vùng mã hóa (matK) và không mã hóa (trnL-trnF IGS) [42, 48, 84-85, 122, 162-163, 181, 193, 220, 247]

- Vùng trình tự trnL-trnF IGS và matK của nhiều loài thuộc họ Ráy hiện đã được công bố

trên cơ sở dữ liệu của GenBank bởi nhiều tác giả [42, 48, 84-85, 122, 162-163, 181,

193, 220, 247], do đó sẽ thuận lợi cho quá trình tham khảo cũng như sử dụng cho mục đích so sánh với các loài đang nghiên cứu

P ương p áp y tríc DNA tổng: DNA được ly trích từ mẫu lá bằng bộ kít Gene Jet

Plant Genomic DNA Purification Mini Kit của hãng Thermo, M theo quy trình của nhà sản xuất cung cấp (Phụ lục 7) DNA tổng được điện di trên gel agarose 1% (Phụ lục 8) và kiểm tra độ tinh sạch cũng như hàm lượng trên máy NanoDrop hiệu Eppendrorf BioPhotometer plus (hãng Eppendorf, Đức)

P ương p áp PCR: vùng trình tự trnL-trnF IGS và matK của gen lục lạp được khuếch

đại bằng các cặp mồi thể hiện ở Bảng 2.1 Phản ứng PCR được thực hiện trên máy Mastercycler (hãng Eppendorf, Đức) với các thành phần như sau: 12,5 µl Go Taq Green Master Mix (hãng Promega, M ), 1,25µl mỗi mồi xuôi và ngược (10 µM), 9,5µl nước khử ion và 0,5 µl DNA mẫu (25 µg/ml) Chu kỳ nhiệt cho phản ứng PCR gồm: 5 phút ở 95°C; 35 chu kỳ gồm: biến tính (1 phút ở 94°C), bắt cặp (1 phút ở 55o C) và kéo dài (1 phút 30 giây ở 72°C); kéo dài ở 72°C trong 10 phút

Sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose 1.5% (Phụ lục 8), sau đó được gửi tinh sạch và giải trình tự 2 chiều tại công ty Nam Khoa Biotek, quận 7, Tp Hồ Chí Minh với quy trình được thể hiện ở Phụ lục 9

Bảng 2.1 Trình tự mồi được sử dụng để khuếch đại vùng trình trnL-trnF IGS và matK

matK

GGTTCAAGTCCCTCTATCCC ATTTGAACTGGTGACACGAG CGTACAGTACTTTTGTGTTTACGAG ACCCAGTCCATCTGGAAATCTTGGTTC

[236] [236] [70] [70]

(*) Chú thích: F= chiều xuôi (Forward), R= chiều ngược (Reverse)

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu

2.2.3.1 Xây dựng cây ph hệ dựa trên đặc điểm hình thái: dựa trên bảng ma trận các

đặc điểm hình thái (Phụ lục 6), cây phả hệ cho họ Ráy ở phía Nam được xây dựng bằng phần

mềm PAUP* [235] với nhóm ngoại là loài Acorus verus, họ Acoraceae [42, 48, 63] theo phương pháp Maximum Parsimony với bootstrap 1000 lần lặp lại [72]

2.2.3.2 Xây dựng cây ph hệ dựa trên marker phân tử: kết quả giải trình tự 2 chiều vùng gen trnL-trnF IGS và matK của 64 loài, 1 phân loài và 1 dạng của họ Ráy ở phía Nam (Phụ lục 10 và 11) cũng như loài Acorus verus (họ Acoraceae) (Phụ lục 12) được kiểm tra độ

chính xác và thiết lập trình tự sau cùng bằng phần mềm FinchTV và Seaview Các trình tự được sắp xếp thẳng hàng bằng phần mềm ClustalX2.1 [239], khoảng cách di truyền giữa các taxa [124] được ghi nhận dựa trên phần mềm MEGA6 [237], cây phả hệ được xây dựng bằng

phầm mềm PAUP* [235] và MEGA6 [237] với nhóm ngoại là loài Acorus verus, họ

Acoraceae [42, 48, 63] dựa trên 3 phương pháp như sau:

Maximum parsimony: xây dựng dựa trên phần mềm PAUP* [235] sử dụng phương pháp bootstrap với 1000 lần lặp lại [72] với các thông số theo Yulita et al (2005) [251] và Harrison et al (2006) [90] Ngoài ra, các chỉ số CI, RI và RC cũng được ghi nhận [69, 127]

Neighbor joining: xây dựng dựa trên phần mềm PAUP* [235] sử dụng phương pháp

bootstrap với 1000 lần lặp lại [72]

Maximum likelihood: xây dựng cây phả hệ dựa trên phần mềm MEGA6 [237] sử dụng

phương pháp bootstrap với 1000 lần lặp lại

Ngoài ra, trong nghiên cứu này, chúng tôi có sử dụng các trình tự các loài thuộc họ Ráy từ dữ liệu GenBank được thể hiện ở Phụ lục 13

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả xây dựng cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái

Hình 3.1 Cây phả hệ cho 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng thuộc họ Ráy ở phía Nam Việt

Nam được xây dựng dựa trên 33 đặc điểm hình thái, theo phương pháp Maximum parsimony, bootstrap 1000 lần lặp lại với các giá trị trên 50% được giữ lại, nhóm ngoại là

loài Acorus verus Ghi chú: I Phân họ Pothoideae, II Phân họ Monsteroideae, III Phân họ

Lasioideae, IV Phân họ Aroideae

Hình 3.1 được xây dựng dựa trên 33 đặc điểm hình thái thể hiện ở Phụ lục 5 Độ phân giải của cây phả hệ này không cao do các nhánh có xu hướng xuất phát cùng gốc Mối quan

hệ phả hệ của 101 loài, 1 phân loài và 1 dạng về cơ bản đã được phân chia thành 4 phân họ gồm Pothoideae (I), Monsteroideae (II), Lasioideae (III) và Aroideae (IV) Theo đó, kết quả

sự sắp xếp của taxa trên cây phả hệ ở Hình 3.1 cho thấy sự phân nhóm ở các bậc phân loại của họ Ráy ở phía Nam Việt Nam như sau:

3.1.1 Phân họ Pothoideae và Monsteroideae

Cây phả hệ ở Hình 3.1 cho thấy, 2 phân họ mang hoa lưỡng tính là Pothoideae và Monsteroideae (gồm 3 tông Potheae, Anadendreae và Monstereae) xếp chung nhánh với bootstrap là 83% và tách biệt với phân họ mang hoa đơn tính là Aroideae Kết quả này phù

hợp với quan điểm của hệ thống phân loại do Mayo et al (1997) [147] thiết lập và cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái của Cusimano et al (2011) [48] cũng như các tài liệu về hình thái

của 2 phân họ này [32, 135] Theo đó, phân họ Pothoideae và Monsteroideae có nhiều đặc điểm hình thái tương tự như: phiến lá thường nguyên, thân có đốt và có rễ bám, hoa lưỡng tính, có hay không có bao hoa và đặc biệt là cây dạng thân leo, sống bán phụ sinh trên cây hay trên đá, một dạng sống được nhiều tác giả cho là cổ xưa nhất so với hầu hết các nhóm Ráy còn lại [27, 55, 67, 81, 147]

3.1.3 Phân họ Aroideae

Hình 3.1 cho thấy, các taxa thuộc phân họ Aroideae có xu hướng xếp chung 1 nhóm

và có thể phân biệt so với nhóm mang hoa lưỡng tính, đặc biệt là 2 phân họ Pothoideae và Monsteroideae Theo đó, các tông thuộc phân họ Aroideae có chung nhiều đặc điểm hình thái

và có thể phân biệt với các phân họ Pothoideae, Monsteroideae và Lasioideae ở các đặc điểm: hoa đơn tính, không có bao hoa, có dạng thân củ hay thân rễ nên thường xuất hiện trên cạn, đầm lầy hay ven suối [2, 6, 32, 135, 147] Ngoài ra, kết quả sắp xếp các taxa ở phân họ Aroideae trên cây phả hệ (Hình 3.1) về cơ bản cũng cho thấy có sự phân nhóm giữa các tông

và chi, theo đó, sự sắp xếp của từng trường hợp trong phân họ Aroideae như sau:

- Tông Homalomeneae

Ở phía Nam, Tông Homalomeneae có 1 chi là Homalomena Trên cây phả hệ Hình 3.1, các loài thuộc chi Homalomena xếp cùng nhau trên 1 nhánh với giá trị bootstrap là 79% Tuy nhiên, các taxa thuộc chi Homalomena lại xuất phát cùng 1 nhánh (Hình 3.1) và do đó

không thể hiện được sự khác biệt giữa các taxa trong chi Do vậy, vấn đề này sẽ được chúng tôi làm rõ ở phần phân tích cây phả hệ dựa trên marker phân tử (xem chi tiết ở trang 30)

- Tông Schismatoglottideae, Cryptocoryneae

Hiện nay, có 2 quan điểm về mối quan hệ phả hệ giữa tông Cryptocoryneae và

Schismatoglottideae dựa trên đặc điểm hình thái Theo Mayo et al (1997) [147], tông

Cryptocoryneae và Schismatoglottideae có mối quan hệ gần với nhau và được xếp vào nhóm

Schismatoglottis; trong khi Cusimano et al (2011) [48] cho rằng, tông Cryptocoryneae và

Schismatoglottideae xếp ở 2 nhóm khác nhau và 2 nhóm này đều xuất phát từ 1 gốc Kết quả

thể hiện trên cây phả hệ ở Hình 3.1 tương đồng với kết quả của Cusimano et al (2011) [48],

theo đó tông Cryptocoryneae và Schismatoglottideae xếp ở 2 nhóm khác nhau và cùng xuất phát từ 1 gốc

- Tông Aglaonemateae

Trong lịch sử nghiên cứu về tông Aglaonemateae, đã có nhiều ý kiến khác nhau về chi

Aglaodorum (với một loài duy nhất là Aglaodorum griffithii) Một số ý kiến cho rằng loài Aglaodorum griffithii có nhiều đặc điểm hình thái tương đồng với các loài Aglaonema như: cấu tạo hoa, hình thái phiến lá, cuống lá,… và do đó đã gộp loài này vào chi Aglaonema

[113, 198, 210] Tuy nhiên, nhiều tác giả lại cho rằng, giữa hai chi này có một số điểm khác

biệt (Bảng 3.2) và đề xuất Aglaodorum griffithii là độc lập với các loài Aglaonema [1-2, 6,

32, 147, 213] Dựa trên cây phả hệ Hình 3.1, loài Aglaodorum griffithii không xếp chung nhánh với các loài Aglaonema Kết quả này ủng hộ quan điểm của nhiều nhà nghiên cứu gần đây khi cho rằng Aglaodorum và Aglaonema là 2 chi riêng biệt

- Tông Thomsonieae

Trước đây, tông Thomsonieae có hai chi là Amorphophallus và Pseudodracontium [2,

6, 147, 222] Tuy nhiên, Hetterscheid & Claudel (2012) [108] cho rằng, các đặc điểm đặc

trưng ở chi Pseudodracontium đều xuất hiện ở các loài thuộc chi Amorphophallus Ngoài ra,

nhiều bằng chứng về phân tử cũng cho thấy mối quan hệ rất gần về mặt di truyền giữa 2 chi này [42, 63, 84-85], do đó Hetterscheid & Claudel (2012) [108] đã xóa bỏ chi

Pseudodracontium và chuyển toàn bộ các loài trong chi này vào chi Amorphophallus Kết quả trên cây phả hệ ở Hình 3.1 cho thấy, các loài thuộc chi Pseudodracontium trước đây bao gồm A fallax, A macrophyllus, A lacourii, A lanceolatus, A pseudoharmandii và A sp3 xếp chung một nhóm nhưng mối quan hệ với các loài Amorphophallus vẫn chưa được rõ

ràng Bên cạnh đó, độ phân giải giữa các loài trong tông Thomsonieae ở cây phả hệ hình thái (Hình 3.1) không cao nên khó thấy được sự phân nhóm giữa các loài một cách rõ ràng Do vậy, vấn đề này sẽ được chúng tôi làm rõ ở phần phân tích cây phả hệ dựa trên marker phân

tử (xem chi tiết ở trang 31)

- Tông Arisaemateae

Chi Arisaema được mô tả lần đầu vào năm 1831 [145] Schott (1860) [215] đã phân chia chi này ra làm 4 nhóm là: Trisecta, Pedatisecta, Radiatisecta và Peltatisecta Nhiều hệ thống phân loại về sau của chi Arisaema đã được đề xuất bởi nhiều tác giả [89, 153-154, 156,

160] Gusman & Gusman (2002) [87] đưa ra hệ thống phân loại mới cho chi gồm 14 section

và trong lần tái bản thứ hai vào năm 2006 là 15 section [88] Murata et al (2013) [156] đưa

ra hệ thống phân loại mới bằng cách xác nhập sect Fimbriata và Lobata lần lượt vào các sect Attenuata và Pistillata, ngoài ra, tác giả còn bổ sung thêm một section mới là Odorata

để hình thành một hệ thống phân loại gồm 14 section cho chi Arisaema Gần đây, Ohi-Toma

et al (2016) [181] dựa trên marker phân tử đã tách sect Fimbriata ra khỏi sect Attenuata và qua đó đưa ra hệ thống phân loại cho chi Arisaema gồm 15 section

Ở phía Nam Việt Nam, chi Arisaema có 3 section là Anomala, Fimbriata và Sinarisaema Theo Gusman & Gusman (2006) [88] và Murata et al (2013) [156], 3 section

này có thể phân biệt khá rõ bằng các đặc điểm hình thái như dạng sống, lá, thân giả và phụ

bộ bông nạc (Bảng 3.1) Ngoài ra, Ohi-Toma et al (2016) [181] khi xây dựng cây phả hệ dựa

trên marker phân tử cũng cho thấy rằng, các loài trong 3 section này đã xếp thành các nhóm riêng biệt

Bảng 3.1 Đặc điểm khác biệt giữa 3 section Anomala, Fimbriata và Sinarisaema

Đặc điểm Sect Anomala Sect Fimbriata Sect Sinarisaema

Lá Xẻ 3 thùy hay hình chân vịt Xẻ 3 thùy Xẻ thùy chân vịt với rất

nhiều thùy Thân giả Không hay khó nhận thấy Có thân giả Có thân giả

Phụ bộ Hơi kéo dài ra khỏi ống mo Kéo dài ra khỏi ống

thái và vấn đền này chúng tôi sẽ làm sáng tỏ ở cây phả hệ dựa trên marker phân tử (xem chi tiết ở trang 39)

- Tông Pistieae

Theo quan điểm của Mayo et al (1997) [147], tông Pistieae (với 1 loài duy nhất là Pistia stratiotes) và Colocasieae cùng nằm trong nhóm “không phân hạng” và 2 tông tông

này được xếp gần nhau trong hệ thống Tuy nhiên, cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái

của Cusimano et al (2011) [48] cho thấy, tông Pistieae lại xếp chung nhóm với tông

Cryptocoryneae do có chung đặc điểm là dạng sống thủy sinh Kết quả thể hiện trên cây phả

hệ ở Hình 3.1 đã ủng hộ quan điểm của Mayo et al (1997) [147], theo đó, tông Pistieae có xu

hướng xếp gần với các taxa thuộc tông Colocasieae

- Tông Colocasieae

Ở phía Nam Việt Nam, tông Colocasieae gồm 4 chi là Alocasia, Colocasia, Remusatia

và Leucocasia [147, 161] Cây phả hệ ở Hình 3.1 đã thể hiện một phần mối quan hệ giữa các

taxa ở tông Colocasieae, theo đó loài Alocasia evrardii (đã được chuyển sang chi Colocasia trong nghiên cứu này) có các đặc điểm trung gian giữa chi Alocasia và Colocasia là noãn đính vách lẫn đính đáy, nhưng gần với chi Colocasia hơn vì có đặc điểm là nhiều noãn (xem

chi tiết ở trang 139 và Hình 91 F, H, Phụ lục 20), do đó loài này có xu hướng xếp gần với

loài C esculenta trên cây phả hệ (Hình 3.1)

Loài Alocasia rivularis xếp gần với các loài thuộc chi Alocasia nhưng đứng riêng thành 1 nhánh do có các đặc điểm khác biệt với các loài còn lại thuộc chi Alocasia từng được

ghi nhận tại Việt Nam như: hình thái phiến lá dạng thuôn dài, hẹp đến hình trứng dài, hơi bất

đối xứng, bầu 1 ô và nhiều noãn (13–15 noãn) Ngoài ra, loài Remusatia vivipara có các đặc điểm quan trọng khác với 2 chi Alocasia và Colocasia là bông nạc không có phụ bộ và do đó,

loài này cũng xếp riêng thành một nhánh

Cây phả hệ dựa trên đặc điểm hình thái ở Hình 3.1 đã phản ánh được một phần mối quan hệ giữa các bậc phân loại của họ Ráy ở phía Nam Tuy nhiên, độ phân giải thể hiện trên cây phả hệ thấp, dẫn đến ít có sự phân nhóm nếu sử dụng mức giá trị bootstrap có ý nghĩa

(trên 50%) [204] Chẳng hạn, Hình 3.1 cho thấy một số loài thuộc chi Amorphophallus không

có sự phân nhóm rõ ràng với các loài thuộc chi Sauromatum và Typhonium (tông Areae)

Tương tự, tông Anadendreae và Monstereae có xu hướng xếp chung một nhóm Ngoài ra, giữa các loài trong nhiều chi cũng có độ phân giải không cao và do đó, không thể hiện được mối quan hệ giữa các loài trong chi Kết quả này tương tự như cây phả hệ hình thái của

Cusimano et al (2011) [48]khi nghiên cứu này cũng cho thấy cây phả hệ cũng có số nhánh

3.2 Kết quả xây dựng cây phả hệ dựa trên marker phân tử

3.2.1 Kết quả đặc điểm trình tự trnL-trnF IGS và matK

Kết quả phân tích dữ liệu vùng trình tự trnL-trnF IGS và matK của 66 taxa gồm 64 loài, 1 phân loài và 1 dạng (thu được trong nghiên cứu này) cho thấy, vùng trnL-trnF sau khi

sắp xếp thẳng hàng có chiều dài dao động từ 335 đến 354 bp, riêng 2 loài thuộc chi

Cryptocoryne có chiều dài là 179 bp Kết quả này phù hợp với các công bố gần đây về vùng trnL-trnF ở chi Cryptocoryne, theo đó, các loài thuộc chi này chỉ có độ dài dao động từ 189

đến 203 bp [42, 48, 62, 247] trong khi kích thước lý thuyết của vùng này vào khoảng 350 đến

400 bp [236] Ngoài ra, tỉ lệ A+T ở vùng trnL-trnF của các loài dao động từ 66 đến 68%, ngoại trừ 2 loài Cryptocoryne là C ciliata và C annamica có tỉ lệ này là 58% Các đoạn thêm (insertion) và mất (deletion) so với nhóm ngoại (Acorus verus) trong trình tự trnL-trnF

là khá đa dạng (Phụ lục 14, Bảng 1), theo đó, có tổng cộng 12 vị trí thêm đoạn và 8 vị trí mất đoạn Các vị trí thêm đoạn có sự đa dạng cao ở các loài và chiều dài của các đoạn thêm này dao động từ 4 đến 15 bp Trong khi đó, các vị trí mất đoạn chỉ xuất hiện ở 2 loài thuộc chi

Cryptocoryne là C annamica, C ciliata và chiều dài của các đoạn này dao động từ 13 đến 47

bp

Ở vùng trình tự matK, sau khi sắp xếp thẳng hàng, trình tự của 64 loài, 1 phân loài và

1 dạng có chiều dài dao động từ 664 đến 670 bp, tỉ lệ A+T dao động từ 66 đến 68% Các

đoạn thêm (insertion) và mất (deletion) so với nhóm ngoại (Acorus verus) trong trình tự matK kém đa dạng hơn nhiều so với vùng trnL-trnF Theo đó, trong tổng số 66 loài được

phân tích, chỉ có 5 vị trí có đoạn thêm và không xuất hiện các vị trí mất đoạn (Phụ lục 14,

Bảng 2) Kết quả này phù hợp với công bố của Cusimano et al (2011) [48] khi cho thấy rằng, vùng trnL-trnF có sự đa dạng cao ở các đoạn thêm và mất của các loài nghiên cứu so với nhóm ngoại hơn vùng matK