Phân loại một số loài rong biển thuộc chi ulva (chlorophyta) phân bố tại khu vực hải phòng

Hiện nay với tiến bộ khoa học công nghệ sử dụng phương pháp sinh học phân tử, các nghiên cứu gần đây cho thấy hệ thống phân loại chi Ulva được cập nhật bổ sung một số loài thuộc chi Ente

BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS Đàm Đức Tiến

Hà Nội - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu trong luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi dựa trên những tài liệu, số liệu do chính tôi tự tìm hiểu và nghiên cứu Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực nếu sai tôi hoàn chịu trách nhiệm

Hải Phòng, ngày 25 tháng 10 năm 2021

Người cam đoan

Nguyễn Mạnh Linh

Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm chuyến khảo sát hỗn hợp lần thứ 7 giữa Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Hàn lâm Khoa học Nga bằng tàu “Viện sĩ Oparin” trong vùng biển Việt Nam; cùng đề tài Nafosted:

“Nghiên cứu cơ bản đa dạng sinh học Sinh vật phù du biển Việt Nam: sự đa dạng

hình thái và di truyền các chi tảo Hai roi sống đáy: Gambierdiscus, Ostreopsis,

Coolia và Prorocentrum”, mã số: NCCB.106.06-2017.305 đã tạo điều kiện cho

tôi tham gia thu mẫu nghiên cứu trong luận văn, và tặng cho tôi những tài liệu chuyên khảo về phân loại rong biển

Tôi xin cảm ơn cán bộ Phòng Công nghệ Tế bào Thực vật – Viện Công nghệ Sinh học đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm nghiên cứu Sinh học phân tử

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo cùng các thầy cô giáo Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp - những người đã luôn động viên, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học này./

Học viên

Nguyễn Mạnh Linh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Mục đích nghiên cứu 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

3.3 Những điểm mới của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 4

1.1.1 Định nghĩa và phân loại 4

1.1.2 Đặc điểm sinh thái của rong biển 6

1.1.2.1 Khái quát về điều điện tự nhiên, môi trường sống của rong biển 6 1.1.2.2 Phân bố của rong biển 8

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG BIỂN CHI ULVA 9

1.2.1 Hệ thống phân loại và đa dạng thành phần loài 9

1.2.1.1 Quan điểm và tình hình nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva trên thế giới 9

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu và các hệ thống phân loại rong biển chi Ulva tại Việt Nam 12

1.2.2 Giá trị sinh thái và kinh tế của chi Ulva 15

1.2.2.1 Sinh thái và giá trị sinh thái của rong biển Ulva 15

1.2.2.2 Các hoạt chất sinh học và giá trị kinh tế của chi Ulva 16

1.3 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DNA BARCODING TRONG NGHIÊN CỨU RONG BIỂN 18

1.3.1 Sơ lược về hệ gen Lạp thể (Plastome) và gen mã hóa yếu tố kéo dài EF-Tu (tufA) trong rong Lục 18

1.3.2 Ứng dụng chỉ thị DNA barcoding (tufA) trong nghiên cứu phân loại rong biển 20

1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22

1.4.1 Vị trí địa lý 22

1.4.2 Khí hậu và điều kiện thủy, hải văn 22

1.4.2.1 Khí hậu 22

1.4.2.2 Thủy văn 23

1.4.2.3 Chế độ thuỷ triều 23

1.4.2.4 Chế độ sóng 24

1.4.3 Hệ sinh thái 24

1.4.4 Hiện trạng chất lượng môi trường 24

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 25

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 25

2.1.3 Trang thiết bị sử dụng 27

2.1.4 Hóa chất sử dụng 27

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập mẫu vật 28

2.2.2 Phương pháp phân loại hình thái 28

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu phân bố 29

2.2.4 Phương pháp sinh học phân tử DNA barcoding 30

2.2.4.1 Phương pháp tách chiết DNA tổng số 30

2.2.4.2 Phương pháp điện di Gel agarose 30

2.2.4.3 Phương pháp khuếch đại gen bằng PCR 31

2.2.4.4 Phương pháp tinh sạch sản phẩm PCR và giải trình tự gen 32

2.2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 33

2.2.5 Xây dựng khóa phân loại các loài rong biển chi Ulva phân bố tại Hải Phòng 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34

3.1.1 Kết quả nghiên cứu phân loại hình thái 34

3.1.1.1 Thành phần loài và phân bố của rong biển chi Ulva tại Hải Phòng 34

3.1.1.2 Đặc điểm hình thái của một số loài rong biển thuộc chi Ulva phân bố tại Hải Phòng .39

3.1.2 Kết quả sinh học phân tử DNA barcoding 53

3.1.2.1 Kết quả tách chiết DNA tổng số 53

3.1.2.2 Kết quả nhân gen (PCR) 55

3.1.2.3 Kết quả giải trình tự gen 56

3.2 LỰA CHỌN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI RONG BIỂN CHI ULVA TẠI HẢI PHÒNG 59

3.3 THẢO LUẬN 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

1 KẾT LUẬN 63

2 KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 76

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

BLAST Basic Local Alignment Search Tool

CTAB Cetyl trimethyl ammonium bromide

DNA Deoxyribonucleic acid

EF-Tu Elongation Factor Thermo unstable

GBIF Global Biodiversity Information Facility

HST Hệ sinh thái

ISI Institute for Scientific Information

ITS Internal transcribed spacer

NCBI National Center for Biotechnology Information

PCR Polemerase Chain Reaction

PSU Practical Salinity Units

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

rbcL Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase

RNA Acid ribonucleic

tufA Gen mã hóa yếu tố kéo dài

UV Ultraviolet

WQI Water Quality Index

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Thành phần sắc tố đặc trưng của các ngành rong biển Việt Nam 6

Bảng 1 2 Các loài rong biển chi Enteromorpha và Ulva phân bố tại Việt Nam được chỉnh lý 13

Bảng 2 1 Thông tin bộ mẫu nghiên cứu 26

Bảng 2 2 Dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu sinh học phân tử 27

Bảng 2 3 Các loại hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu 27

Bảng 2 4 Các dung dịch đệm cần pha trong nghiên cứu 28

Bảng 2 5 Trình tự mồi sử dụng trong phản ứng PCR 31

Bảng 2 6 Chu trình nhiệt của phản ứng PCR 31

Bảng 2 7 Một số mẫu rong biển chi Ulva trên Genbank được sử dụng trong nghiên cứu 33

Bảng 3 1 Thành phần loài và phân bố của rong biển Ulva tại Hải Phòng 34

Bảng 3 2 So sánh sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu 36

Bảng 3 3 Phân bố rong biển Ulva theo độ sâu tại Hải Phòng 38

Bảng 3 4 Kết quả tách chiết DNA tổng số của các mẫu nghiên cứu 54

Bảng 3 5 Đa dạng thành phần loài rong biển chi Ulva 60

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Phân chia khu hệ rong biển 9

Hình 1 2 Bản đồ phân bố của các loài rong biển chi Ulva trên thế giới 15

Hình 1 3 Sơ đồ cấu tạo siêu hiển vi của lục lạp cùng cpDNA (số 11) 19

Hình 2 1 Vị trí các điểm khảo sát 25

Hình 3 1 Số lượng loài rong biển chi Ulva phân bố tại các điểm nghiên cứu 35

Hình 3 2 Phân bố rộng của các loài rong biển chi Ulva tại Hải Phòng 36

Hình 3 3 Phân tích Cluster so sánh sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu 37

Hình 3 4 Phân tích trên biểu đồ 2D-MDS về độ tương đồng thành phần loài giữa các khu vực nghiên cứu 38

Hình 3 5 Kết quả điện di DNA tổng số trên gel algarose 1.5% 55

Hình 3 6 Kết quả điện di sản phẩm PCR trên gel agarose 1.5% 55

Hình 3 7 Kết quả giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi tufGF4 56

Hình 3 8 Kết quả giải trình tự gen mẫu 210098 với mồi GtufAR 57

Hình 3 9 Kết quả giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi tufGF4 57

Hình 3 10 Kết quả giải trình tự gen mẫu 210259 với mồi GtufAR 57

Hình 3 11 Kết quả Blast với trình tự gen 210098 trên Genabank 58

Hình 3 12 Kết quả Blast với trình tự gen 210259 trên Genbank 58

Hình 3 13 Mối quan hệ di truyền giữa Ulva lactuca tại Hải Phòng với một số loài rong biển chi Ulva trên thế giới 62

GIẢI THÍCH MỘT SỐ CÁCH VIẾT TÊN KHOA HỌC ĐƯỢC SỬ DỤNG

TRONG LUẬN VĂN

Tên khoa học của các taxon bậc dưới họ

1 Chữ in nghiêng và không đậm

Ví dụ: Ulva prolifera, Ulva reticulata, Ulva papenfussii, Ulva intestinali

2 Chữ đứng (không nghiêng) và in đậm

Ví dụ: Ulva prolifera, Ulva reticulata, Ulva papenfussii, Ulva intestinali

Đây là cách viết chuẩn thường gặp trong các công trình, tạp chí về phân loại thực vật có uy tín như: Taxon, Blumea, Botanical Journal of the Linnean ociety, Kew Bulletin, Annals of the Missouri Botanical Garden, Novon, Adansonia, rittonia, Harvard Papers in Botany, Plant Systematic and Evolution…

và Thực vật chí các nước

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Phân loại thực vật học là cơ sở khoa học cho rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu quan trọng như Sinh thái học, Tài nguyên thực vật, Tiến hóa và đa dạng thực vật, Dược học, v.v Từ đó góp phần cung cấp cơ sở để đề ra các biện pháp quản lý, bảo tồn và sử dụng bền vững tài nguyên thực vật Nghiên cứu phân loại là khoa học cơ bản và là bước đầu tiên phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo, có ý nghĩa

vô cùng quan trọng và cần thiết để thực hiện các nghiên cứu khoa học khác có liên quan [1]

Rong biển là một nhóm loài thực vật bậc thấp sinh sống ở các vùng nước mặn, nước lợ [2] Hiện nay rong biển là một nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng, đang được con người sử dụng với rất nhiều giá trị về sinh thái cũng như kinh tế [3, 4]

Chi Ulva Linnaeus, C (1753) hay còn gọi là rong Cải biển [5] thuộc Họ

Ulvaceae, Bộ Ulvales (Chlorophyta), có phân bố địa lý mang tính toàn cầu từ

Nhiệt đới tới Cận Nhiệt đới, một số loài mở rộng phân bố tới Địa Trung Hải và các vùng Ôn đới của Australia [6] Với cấu trúc lá dạng phiến với hai lớp tế bào hoặc dạng hình trụ rỗng, bàn bám dạng đĩa với rễ giả phát triển giúp chúng có thể thích nghi được tại nhiều sinh cảnh khác nhau, đặc biệt là vùng ven biển với mức

độ phú dưỡng cao như trong môi trường nước biển, vùng nước lợ cửa sông và đôi khi được tìm thấy ở môi trường nước ngọt [7–9] Với đặc điểm hình thái đa dạng,

dễ thay đổi theo điều kiện ngoại cảnh (sóng, dòng chảy, cường độ ánh sáng, độ sâu, ) nên dẫn đến việc định danh loài dễ gây nhầm lẫn, có thể thiếu chính xác bằng phương pháp phân loại hình thái truyền thống [10] Hiện nay với tiến bộ khoa học công nghệ sử dụng phương pháp sinh học phân tử, các nghiên cứu gần

đây cho thấy hệ thống phân loại chi Ulva được cập nhật bổ sung một số loài thuộc chi Enteromorpha [11–15] Trên hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin toàn cầu về loài

rong biển (https://www.algaebase.org/) 2021 [16] hiện có 85 loài được công nhận

về mặt phân loại dựa trên tài liệu hình thái và sinh học phân tử Tại Việt Nam việc

nghiên cứu rong biển thuộc chi Ulva được Dawson thực hiện từ những năm 1954

[17], cho đến nay đã ghi nhận được tổng số 15 loài và 1 phân loài [18], trong đó

một số loài có giá trị kinh tế như Ulva lactuca, Ulva prolifera, Ulva reticulata,

Ulva papenfussii, Ulva intestinalis [8]

Vùng ven biển Hải Phòng đặc trưng bởi rất nhiều sinh cảnh khác nhau như bãi bồi cửa sông, đầm phá hay vũng vịnh nhỏ, đa dạng về nền đáy (đáy cứng, đáy cát, đáy cát-bùn) với đặc trưng khí hậu á nhiệt đới với 4 mùa rõ rệt nên nơi đây là

điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài rong biển thuộc chi Ulva [19]

Tuy nhiên hiện nay nghiên cứu về rong biển tại vùng ven biển Hải Phòng còn hạn chế, các tài liệu nằm rải rác và khó khăn trong việc cập nhật thông tin,

chưa có nghiên cứu sâu về phân loại chi Ulva, việc áp dụng kỹ thuật sinh học phân

tử trong phân loại còn chưa được sử dụng nhiều, trong khi đó số lượng, vị trí, danh pháp và mô tả của một số loài thuộc chi Ulva cần được bổ sung Vì vậy, cần có

một công trình nghiên cứu phân loại một cách toàn diện, đầy đủ và mang tính hệ thống Song song với đó, việc cung cấp những dẫn liệu và cơ sở khoa học phục

vụ công tác bảo tồn, phát triển cũng như công tác định danh, phân biệt một số loài

thuộc chi Ulva bằng những kỹ thuật sinh học phân tử là hết sức cần thiết

Xuất phát từ những thực tế đó, tôi tiến hành lựa chọn đề tài luận văn Thạc

sĩ “Phân loại một số loài rong biển thuộc chi Ulva (Chlorophyta) phân bố tại

khu vực Hải Phòng”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân loại được một số loài rong biển thuộc chi Ulva phân bố tại vùng biển

Hải Phòng

3 Mục đích nghiên cứu

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần bổ sung dẫn liệu khoa học mới về phân loại một số loài rong

biển thuộc chi Ulva

- Bổ sung thông tin về thành phần loài và phân bố của một số loài rong biển

thuộc chi Ulva tại Việt Nam

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả của nghiên cứu là cơ sở để nhận biết, bảo tồn và phát triển nguồn

lợi các loài rong biển thuộc chi Ulva tại Việt Nam

- Kết quả của đề tài trực tiếp phục vụ cho các ngành ứng dụng, sản xuất nuôi trồng thủy sản, dược liệu, tài nguyên thực vật và công tác đào tạo giảng dạy

3.3 Những điểm mới của luận văn

- Sử dụng phương pháp sinh học phân tử hỗ trợ định loại chính xác các loài

rong biển thuộc chi Ulva

- Xây dựng bộ mẫu và ảnh tư liệu đặc điểm hình thái, môi trường sống của

một số loài rong biển thuộc chi Ulva tại khu vực Hải Phòng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN

1.1.1 Định nghĩa và phân loại

Rong biển (Seaweed hay Marine macroalgae) là một thuật ngữ thông dụng

và thiếu một định nghĩa chính thức chỉ những thực vật dạng tản (Thallus) gồm một hay nhiều tế bào tập hợp Rong biển phân bố ở môi trường nước mặn và nước

lợ, trên các rạn san hô, các vách đá, hoặc các vật bám vô cơ hay hữu cơ Rong biển là các sinh vật tự dưỡng và toàn dưỡng, có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ trong môi trường thuỷ vực tạo thành chất hữu cơ nuôi dưỡng cơ thể Quá trình phát sinh cũng không trải qua giai đoạn phôi mà chỉ dừng ở hợp tử, hợp

tử tách ra khỏi cơ thể mẹ và phát triển thành cơ thể mới [20, 21]

Rong biển có ba hình thức sống là sống bám, sống tự do-cài quấn vào nhau, hay sống bì sinh (epiphyte) Các rong sống bám thường có cơ quan bám (rễ giả- rhizines hoặc bàn bám), còn các rong cài quấn không có cơ quan bám, chúng sống vùi mình hoặc cài quấn vào các vật bám và thường là các loại rong sống ở vùng nước lợ, cửa sông [22]

Cho đến nay, ở trên thế giới chưa có một hệ thống phân loại rong biển nào được xem là thống nhất và hợp lý, các tác giả phân loại rong biển chia làm 3 ngành

chính thuộc các nhóm tảo nhân chuẩn gồm: Ngành rong đỏ (Rhodophyta), Ngành rong Nâu (Phaeophyta), Ngành rong Lục (Chlorophyta) [23–27]; và một số nghiên cứu khác cho rằng nhóm tảo nhân sơ – Ngành tảo Lam (Cyanophyta)

được chấp nhận là một ngành thuộc rong biển [20, 22, 28–31]

Tại Việt Nam, dựa vào thành phần cấu tạo, sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà các tác giả Phạm Hoàng Hộ [32], Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự [33] đã sắp xếp, xây dựng hệ thống phân loại các loài rong biển thuộc 4 ngành (Bảng 1.1), gồm:

Ngành vi khuẩn Lam (Cyanophyta)

Rong lam là nhóm sinh vật có khả năng quang hợp và cố định đạm, thường bám trên các vật bám khác nhau, mọc thành đám hay sống tự do Trong nhóm này, các sinh vật quang hợp có màu là cyanophycin, allo-phycocyanin và erythro-phycocyanin Tản của chúng biến động từ đơn bào tới tế bào dạng sợi hay dị bào dạng sợi Một vài tế bào trong chuỗi có hình dạng khác được gọi là dị bào nang (heterocysts) có khả năng cố định nitơ trong khí quyển trong các điều kiện ưa khí

hay kị khí bằng các dị bào và một dạng khác được gọi là tế bào nghỉ (ankinetes) Rong lam không có sinh sản hữu tính, chỉ có sinh sản dinh dưỡng (bằng tảo đoạn)

và vô tính (bằng bào tử) [20, 21]

Ngành rong Đỏ (Rhodophyta)

Rong đỏ là các sinh vật đa bào và cơ thể phân nhiều nhánh, phần lớn chia nhánh theo kiểu một trục (monopodial), một số ít theo kiểu hợp trục (symodial) Tuy nhiên, cơ thể chúng lại không có sự biệt hóa thành các mô riêng biệt Thành

tế bào rong đỏ có một lớp cứng bằng cellulose ở bên trong và một lớp gelatin ở bên ngoài, ở một số loài thành tế bào calci hóa (khảm canxi) dòn và dễ gẫy Tế bào của chúng có thể có một hay nhiều nhân tùy thuộc vào từng loài Tế bào phân chia bằng cách nguyên phân Rong đỏ hoàn toàn không có roi bơi; không có các

tế bào có khả năng di chuyển ở bất kỳ dạng nào Lục lạp trong tế bào rong đỏ có phycobilin, chlorophyl a, carotene và xanthophyll, vì vậy màu sắc của rong đỏ được quyết định bởi sự phối hợp và thành phần của các sắc tố này Chu trình sống của rong đỏ vô cùng phức tạp, liên quan tới một pha đơn bội và hai pha lưỡng bội [20, 21]

Ngành rong Nâu (Phaeophyta)

Rong nâu thuộc nhóm Heterokontophyta , một nhóm lớn các sinh vật nhân thực được phân biệt nổi bật nhất là có lục lạp được bao quanh bởi bốn lớp màng, cho thấy nguồn gốc từ mối quan hệ cộng sinh giữa một sinh vật nhân chuẩn cơ bản và một sinh vật nhân chuẩn khác Các sắc tố quang hợp bao gồm chlorophyll-

a và chlorophyll-c, β carotene, fucoxanthin, violaxanthin, diatoxanthin và các xanthophylls khác Hầu hết các loại rong nâu đều chứa sắc tố fucoxanthin , sắc tố này chịu trách nhiệm tạo ra màu nâu xanh đặc biệt mang lại tên gọi cho chúng Thành tế bào được cấu tạo bởi xenlulozơ, axit fucic và axit alginic Rong nâu sinh sản bằng ba hình thức khác nhau gồm: sinh sản dinh dưỡng; sinh sản vô tính bằng bào tử động và bào tủ không động hình thành trong các túi bào tử một ngăn (Unilocular sporangia), và túi bào tử nhiều ngăn (Plurilocular sporangia); sinh sản hữu tính bằng hình thức giao phối giữa giao tử đực và cái theo kiểu đẳng giao (isogamy), dị giao (anisogamy) và noãn giao (oogonia) [20, 21]

Ngành rong Lục (Chlorophyta)

Rong lục thuộc giới Plantae, là nhóm sinh vật nguyên sinh quang dưỡng có thể là đơn bào, đa bào, hoặc coenocytic Vỏ tế bào do chất nguyên sinh phân hoá tạo ra, gồm có cellulose ở phía trongvà pectin ở phía ngoài Chất nguyên sinh tạo

thành 1 lớp mỏng ở sát thành vỏ tế bào; ở giữa tế bào là một không bào lớn chứa đầy dịch bào Thể sắc tố có các dạng phiến, đai vành móng ngựa, hình sao nhiều cạnh, hình xoắn lò xo, mắt lưới, dạng hạt nhỏ v.v Sắc tố chủ yếu là chlorophyl a, chlorophyl b làm cho rong có màu xanh, β-caroten và 10 loại xanthophyll Trong thể sắc tố còn có các hạt tạo bột hình tròn nhỏ Hạt tế bào thường nằm ở giữa khoang túi dịch bào, hay sát bên thành lớp nguyên sinh Thể nhiễm sắc hình que ngắn hay hạt nhỏ, số lượng ít Sản phẩm đồng hoá là tinh bột hoặc đôi khi là chất

bơ Trong dịch bào, sản phẩm của quá trình trao đổi chất chủ yếu là đường, tanin, canxi sunfat và các chất có màu antocyan Rong lục có ba kiểu sinh sản là: sinh sản dinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính [20, 21]

Bảng 1 1 Thành phần sắc tố đặc trưng của các ngành rong biển Việt Nam

Rong Lam

β-carotene, myxoxanthophyll, zeaxanthin

Rong Lục

(Chlorophyta) a, b

β-carotene, lutein, neoxanthin, violaxanthin, zeaxanthin

Ghi chú: (+) hiện diện trong % lớn hơn; (-) hiện diện trong % nhỏ hơn

1.1.2 Đặc điểm sinh thái của rong biển

1.1.2.1 Khái quát về điều điện tự nhiên, môi trường sống của rong biển

Nền đáy: Có 2 kiểu nền đáy chủ yếu liên quan đến phân bố của rong biển

là vùng triều đáy cứng và vùng triều đáy mềm (i) Vùng triều đáy cứng: bao gồm

đá, cuội, sỏi, san hô chết ở các chân núi đá vôi ven biển, ven các đảo, bãi san hô, các loại vật liệu hữu cơ và vô cơ Ở đây thành phần loài rong biển rất đa dạng và

thường gặp là rong Mứt (Porphyra), rong Gai (Acanthophora), rong Guột

(Caulerpa),v.v (ii) Vùng triều đáy mềm: gồm đáy cát, đáy cát bùn, đáy bùn,…

Trên các loại hình này số loài thường ít do ít vật bám, nền đáy ít ổn định Các loài

thường gặp: rong Câu (Gracilaria), rong Guột (Caulerpa), rong Lông cứng (Cladophora),… Cũng có nhiều loài rong biển sống trôi nổi thành những bè rối

[20, 21]

Nhiệt độ: Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát

triển của rong Ngưỡng chịu nhiệt của mỗi loài khác nhau và khu hệ rong biển trên thế giới được chia ra thành các loài nhiệt đới, loài cận nhiệt đới, loài ôn đới, loài ôn đới cận cực, và loài phân bố toàn cầu [21, 34] Ví dụ loài rong Tóc đốt cần

- Chaetomorpha antennina (Bory) Kützing phát triển tốt trong ngưỡng nhiệt độ

19 - 25oC và chết hàng loạt ở ngưỡng 37 - 39oC [35] Sự thay đổi nhiệt độ nước theo mùa và theo vùng dẫn đến sự phân bố, thay đổi thành phần loài Ở khu vực miền Bắc Việt Nam, chủ yếu là loài nhiệt đới (40%) và cận nhiệt đới (31,7%) [32,

33, 36] Còn khu vực miền Nam, chủ yếu là loài nhiệt đới (63%) [18] Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, ở nhiệt độ 20 - 25oC là nhiệt độ thích hợp cho bào tử của nhiều loài rong biển nảy mầm và phát triển Nhiệt độ trên 30oC là ngưỡng nhiệt độ không thuận lợi cho bào tử rong phát triển và ở nhiệt độ 37 -

40oC kéo dài làm cho rong ngừng phát triển dẫn đến tàn lụi Điều này phù hợp với thực tế là vào tháng 12 đến tháng 1 hàng năm những tản nhỏ rong biển xuất hiện

và phát triển vào đầu hè khoảng tháng 3 - 4 Sang mùa hè, nhiệt độ tăng cao, rong biển vùng triều tàn lụi hàng loạt [37]

Độ mặn: Các loài rong biển thích nghi với độ mặn tương đối rộng, thay đổi

từ 10 - 35‰ [33] Đa số các loài đều sinh trưởng ở độ mặn cao Khi độ mặn hạ thấp và kéo dài dẫn đến sự tàn lụi của rong biển Loài rong Câu và rong Sụn phát triển ở độ mặn trong khoảng 25 - 30‰, chịu được độ mặn dưới 20‰ nhưng làm giảm khả năng sinh sản [38–40] Ở các đầm nước lợ, vào mùa đông, độ mặn tăng cao từ 10‰ lên đến 20‰ thậm chí 25 - 30‰ nên thời gian này là thời gian xuất hiện của các loài rong biển, tháng 3 - 4 là thời kỳ rong biển phát triển Đến tháng

7, 8 khi mùa mưa xuất hiện, độ mặn ở những vùng ven biển giảm xuống thấp cùng với nhiệt độ nước tăng cao, vì vậy rong biển tàn lụi rất nhanh Qua đó có thể thấy

rằng không chỉ nhiệt độ nước mà độ mặn cũng là yếu tố quan trọng quyết định đến mùa vụ xuất hiện và sự tàn lụi của rong biển ở vùng triểu

Độ đục: Độ đục tác động mạnh đến các hoạt động quang hợp của rong biển

Chúng sẽ không nhận được ánh sáng cần thiết cho quang hợp nên không phát triển Ngoài ra độ đục gia tăng có nghĩa là có nhiều trầm tích bùn nhuyễn bám lên

bề mặt của rong làm giảm quang hợp [41]

Ánh sáng: Ánh sáng là một trong những yếu tố môi trường quan trọng nhất

ảnh hưởng đến sự phát triển của rong biển [42, 43] Tuy nhiên, đối với một số loài rong thì tốc độ phát triển của rong không phụ thuộc nhiều vào cường độ ánh sáng Như một số loài rong Đỏ có thể tồn tại ở độ sâu từ 58m - 268m trong khi nhiều loài khác không thể tồn tại ở độ sâu vài mét do không đủ ánh sáng để quang hợp [44, 45]

Ngoài ra, còn có nhiều yếu tố từ môi trường tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của rong biển như pH, cường độ sóng, chế độ thủy triều, sự cung cấp dinh dưỡng do dòng chảy hay nước trồi,… và các yếu tố vô sinh, hữu sinh khác [46–49]

1.1.2.2 Phân bố của rong biển

Phân bố rộng (phân bố địa lý)

Nhiệt độ là yếu tố quyết định đến sự phân bố của rong biển theo vĩ độ, ngưỡng nhiệt độ của mỗi loài rong biển thường được sử dụng làm chỉ tiêu xác định tính chất khu hệ [50] Theo đó, Quy luật phân bố của rong biển theo vĩ độ (nhiệt độ) được tóm tắt như sau:

Sự đa dạng thành phần loài giảm từ xích đạo cho đến vùng cực Vùng nhiệt đới là cái nôi của sự sống, nhiệt độ ở đây có ảnh hưởng đến sự biến động thành phần loài rong biển phân bố

Kích thước của loài có xu thế tăng từ xích đạo đến vùng cực Ở các vùng lạnh, quá trình trao đổi chất xảy ra chậm, do đó tiêu hao năng lượng không nhiều, đời sống của các loài rong kéo dài hơn, thêm vào đó lượng dinh dưỡng được cung cấp chủ yếu là ở tầng đáy lên tới tầng mặt, nên trọng lượng và kích thước của chúng lớn hơn so với các loài rong phân bố ở vùng nhiệt đới

Việc xác định được quy luật phân bố của rong biển, sẽ giúp xác định được đặc tính thích nghi của từng loài, từ đó có kế hoạch bảo vệ và khai thác nguồn lợi hợp lý Bên cạnh đó, còn đề ra các biện pháp di giống thích hợp đảm bảo cho năng suất cao trong nuôi trồng thuỷ sản

Hình 1 1 Phân chia khu hệ rong biển

Phân bố sâu (phân bố thẳng đứng)

Ánh sáng là một trong những yếu tố quyết định sự phân bố theo chiều thẳng đứng của rong biển, do mỗi loài rong khác nhau có khả năng hấp thụ và nhu cầu ánh sáng khác nhau, các quần thể rong biển vùng triều có nhu cầu ánh sáng cao hơn cho quá trình quang hợp và khả năng hấp thụ ánh sáng thấp hơn so với rong biển vùng dưới triều [51] Do những tia sáng có bước sóng khác nhau nên khả năng xuyên qua vùng triều và độ sâu nước là khác nhau: ở các vùng cao triều là ánh sáng đỏ, vùng trung triều là ánh sáng da cam, vàng, ở vùng hạ triều là ánh sáng xanh, tím [49, 51]

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG BIỂN CHI ULVA

1.2.1 Hệ thống phân loại và đa dạng thành phần loài

1.2.1.1 Quan điểm và tình hình nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva trên thế giới

Rong biển chi Ulva lần đầu tiên được Linnaeus mô tả năm 1753 trong công trình “Species plantarum” Khi đó, chín (09) loài thuộc chi Ulva được sắp xếp

chung hệ thống với một loạt các loài rong biển mà hiện nay không có liên quan

đến ngành rong lục như chi Fucus (rong Nâu), chi Conferva (hiện nay được chỉnh

lý thành chi Ectocarpus thuộc ngành Tảo nâu) và Charophyta (một ngành tảo

nước ngọt) [5]

Khoảng cuối thế kỷ 17, Gleditsch (1764) liệt kê chi Ulva trong danh sách bảy chi tảo thuộc lớp Algacea trong “Systema Plantarum” [52] Sau hơn 100 năm, một số loài có hình dạng sợi và ống thuộc chi Ulva được tách ra thành một chi

riêng biệt Enteromorpha (Link, 1820) [15], các loài rong biển không liên quan

trước đó được Linnaeus mô tả cũng được chuyển sang chi rong biển khác hoặc không còn được sử dụng trong hệ thống phân loại rong biển [53]

Trong sự phân chia ban đầu thành các Lớp và Bộ, Blackman và Tansley (1902) đã đưa ra Bộ Ulvales trong Lớp Chlorophyceae Wille Bộ này bao gồm

một họ Ulvaceae J.V Lamouroux ex Dumortier và năm chi: Monostroma, Ulva,

Enteromorpha, Letterstedtia Areschoug và Ilea J Agardh Cơ sở phân loại phụ

thuộc vào so sánh hình thái, trong đó Ulva được đặc trưng bởi các loài có phiến

dạng lá với các tế bào hình đa giác được sắp xếp thành hai lớp rõ ràng, trong khi

Enteromorpha được đặc trưng bởi một lớp tế bào, dạng hình ống phân nhánh hoặc

không phân nhánh Các nghiên cứu sâu hơn đã đưa ra thêm các đặc điểm để xác định sự khác biệt giữa các chi, ví dụ: các đặc điểm như cấu trúc sinh sản, sự phát triển của hợp tử hoặc động bào tử trong môi trường nuôi cấy và số lượng hạt tạo bột (pyrenoids) [15, 54]

Năm 1948, Fritsch đã liệt kê chi rong biển Ulva và Enteromorpha cùng hai chi Letterstedtia, Monostroma thuộc bộ Ulotrichales, lớp Chlorophyceae, ngành Algae Trong đó, ông chỉ rõ các đặc điểm nhận dạng chi Ulva có cấu trúc tế bào

hai lớp và giữa có màng ngăn, trên các phiến lá có xuất hiện rễ giả, phần gốc thu

gọn; còn chi Enteromorpha chỉ có một lớp tế bào, thành tế bào được phân tầng rõ

ràng, môi trường sống chủ yếu ở các vùng cửa sông [55, 56]

Cùng trong thế kỷ 19, những loài thuộc chi rong biển Ulva được tổ chức lại thuộc các chi bao gồm Ulva, Enteromorpha Link, Monostroma Thuret, và Ulvaria Ruptecht Theo Papenfuss (1960), Linnaeus đã sử dụng Enteromorpha intestinalis (Linnaeus) Nees để mô tả và làm loài chỉ thị chi Ulva với đặc điểm hình dạng ống

rỗng Tuy nhiên, Bliding (1968) đã so sánh các đặc điểm hình thái ngoài, cấu tạo

bên trong tế bào và hình thức sinh sản chi tiết của Ulva lactuca với mẫu vật

Enteromorpha intestinalis của Linnaean và đưa ra kết luận Ulva và Enteromorpha

là hai chi riêng biệt [53]

Bold và Wynne (1978) đã sắp xếp chỉnh sửa chi Ulva thuộc họ Ulvaceae,

bộ Ulvales, lớp Chlorophyceae, ngành Chlorophycophyta Hai tác giả giữ nguyên

quan điểm khi cho rằng hai chi Ulva và Enteromorpha được xem xét là hai chi riêng biệt khi so sánh các kiểu hình và cấu trúc tế bào của hai loài đại diện la Ulva

lactuca và Enteromorpha intestinalis [57]

Hoeksema và cộng sự (1981) đã mô tả các loài rong biển thuộc chi Ulva vùng biển Hà Lan gồm 6 loài: Ulva pseudocurvata, U scandi-navica, U

rotundata, U gigantea, U olivascens, U rigida tại Hà Lan dựa trên các đặc điểm

về cấu tạo và sự sắp xếp của tế bào bề mặt, cùng hình dạng phiến lá có phát triển

rễ giả [58, 59]

Đến năm 1982 Hoeksema và cộng sự thực hiện mô tả các loài rong biển

thuộc chi Enteromorpha trong một phần chương sách “The taxonomy of

Enteromorpha Link, 1820 (Chlorophyceae) in The Netherlands” [60] Điều này

cho thấy nhóm tác giả theo quan điểm Ulva và Enteromorpha phân bố tại Hà Lan

thuộc hai chi riêng biệt

Trong khoảng thời gian từ năm 1998-2002, Bloomters và cộng sự đã nghiên cứu đưa ra những dẫn liệu về phân tử đầu tiên của các loài rong biển chi

Enteromorpha cùng mô tả các biến đổi hình thái của các loài Enteromorpha intestinalis, E muscoides, E tensa theo điều kiện môi trường và thời kỳ phát triển

[61, 62] Đây được coi là những dữ liệu quan trọng, bước đầu mở ra hướng nghiên cứu xác định mối quan hệ di truyền và sắp xếp lại hệ thống phân loại giữa hai chi

Ulva, Enteromorpha cho đến ngày nay

Năm 2003, Hayden và cộng sự đã xuất bản một trong những công trình nghiên cứu tiêu biểu về xác định mối quan hệ phát sinh loài giữa các đơn vị phân

loại dựa trên trình tự gen ITS rDNA, rbcL của các loài rong biển chi Ulva và

Enteromorpha Kết quả trong nghiên cứu chỉ ra Linnaeus đã đúng khi sắp xếp Ulva và Enteromorpha trong cùng một chi Các tác giả cho rằng tất cả các loài

rong biển họ Ulvaceae ngoại trừ chi Percursaria trong quá trình phát triển đều trải qua giai đoạn hình ống nên có thể xem xét chi Ulva trong quá trình phát triển cũng tương tự như vậy Thông qua sơ đồ phát sinh loài sử dụng gen ITS và rbcL, các đơn vị phân loại của hai chi Ulva và Enteromorpha không phải đơn ngành mà

chúng cùng tạo thành một nhánh riêng và tách biệt so với các nhánh còn lại [15] Nghiên cứu của Hayden và cộng sự được coi là nghiên cứu lịch sử dành cho các

tranh cãi trước đây về việc tách riêng biệt hai chi Ulva và Enteromopha, từ nghiên cứu này tất cả các loài thuộc chi Enteromorpha trước đây đều được chỉnh lý lại danh pháp khoa học sang chi Ulva [16]

Năm 2009, ấn phẩm “Rong biển của Ấn Độ - Sự đa dạng và phân bố của

rong biển ở bờ biển Gujarat” đã được Bhavanath Jha và cộng sự mô tả 5 loài Ulva,

và 7 loài Enteromorpha Trong phần mô tả loài nhóm tác giả đã thống nhất sử dụng tên Enteromorpha là tên đồng nghĩa (synonym) của Ulva [63]

Cùng năm 2009, Messyasz và cộng sự miêu tả chi tiết 5 loài rong biển Ulva

phân bố tại vùng biển nội địa Ba Lan dựa trên những thông tin trong nghiên cứu của Hayden (2003) Ngoài ra tập thể tác giả cũng thể hiện được vị trí phân bố, chất lượng môi trường và tên đồng nghĩa của các loài rong biển nói trên [64]

Năm 2017, Titlyanov và cộng sự sau khi nghiên cứu khu hệ rong biển đảo Hải Nam, Trung Quốc đã ghi nhận và mô tả chi tiết 10 loài rong biển thuộc chi

Ulva Trong đó một số loài thuộc chi Enteromorpha trước đây đã được chỉnh lý

lại danh pháp khoa học như: Ulva prolifera, U compressa, U linza, U.intestinalis,

U flexuosa [65]

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu và các hệ thống phân loại rong biển chi Ulva tại Việt Nam

Ở Việt Nam, những nghiên cứu đầu tiên về rong biển chi Ulva phải kể tới

công trình của Loureico (1790) [66] đã công bố một số loài rong biển Việt Nam

gồm 7 loài thuộc chi Fucus, 3 loài thuộc chi Conferva và 1 loài Ulva pisum Tuy nhiên, do không có mẫu vật tiêu bản nên ngày nay việc xác định Ulva pisum phân

bố tại Việt Nam là rất khó Trong danh lục rong biển Việt Nam đương đại, không

có các chi Fucus, Conferva và loài Ulva pisum

Dawson (1954) trong ấn phẩm “ Marine plants in the vincinity of Nhatrang,

Vietnam” đã công bố 209 loài rong biển, trong đó có mô tả hình thái 1 loài Ulva

lactuca và 5 loài thuộc chi Enteromorpha: E Kylinii, E tubulosa, E intestinalis,

E clathrata [28] Ấn phẩm của ông được coi là nền móng cho việc nghiên cứu

rong biển Việt Nam cho tới hiện tại

Công trình đáng chú ý và tiêu biểu nhất là cuốn “Rong biển miền Nam Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ (1969) đã tổng kết và đưa ra bức tranh khá đầy đủ về rong biển miền Nam Việt Nam thời đó Ông đã mô tả và sắp xếp hai chi

Enteromorpha và Ulva là hai chi riêng biệt thuộc họ Ulvaceae theo quan điểm của

Link (1820) Trong đó chi Enteromorpha với 7 loài gồm: E flexuosa, E

intestinalis, E ralfsii, E chaetomorphoides, E tubulosa, E clathrata, E kylinii

với các đặc điểm moi tả theo tản hình ống rỗng, chi Ulva 4 loài: U reticulata, U

fasciata, U lactuca, U papenfussii với đặc điểm hình phiến hai lớp tế bào [32]

Năm 1993 Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự đã xuất bản công trình “Rong biển Việt Nam – phần phía Bắc”, trong đó các tác giả đã sắp xếp và mô tả

Enteromorpha với 9 loài và 1 phân loài: E flexuosa, E intestinalis, E ralfsii, E chaetomorphoides, E tubulosa, E clathrata, E kylinii, E torta, E linza, E stipitata var Catbaensis với các đặc điểm thân dạng ống hay phiến hẹp- thành

ống gồm 1 lớp tế bào; chi Ulva 4 loài có đặc điểm nhận dạng thân dạng phiến gồm hai lớp tế bào : U conglobata, U fenestrata, U lactuca, U spinulosa [33]

Trong giai đoạn từ năm 1994-2002, các công trình nghiên cứu tập trung vào đánh giá độ đa dạng thành phần loài, phân bố và nguồn lợi của các loài rong biển,

trong đó có chi Ulva [36, 67, 68] Có thể kể đến như Luận văn tiến sĩ :“Nghiên

cứu khu hệ rong biển quần đảo Trường Sa” của Đàm Đức Tiến (2002), trong đó

tác giả đã mô tả và xây dựng khóa phân loại 4 loài thuộc chi Enteromorpha và 1 loài thuộc chi Ulva [50]

Ấn phẩm “Thực vật chí – Ngành rong Lục các taxon vùng biển” của Nguyễn Văn Tiến (2007) được coi là công trình quy mô và đầy đủ nhất về hệ thống phân loại ngành rong lục tại Việt Nam đến năm 2007 Tác giả đã phân loại

và sắp xếp hai chi Ulva và Enteromorpha là hai chi riêng biệt kế thừa hệ thống

phân loại của Phạm Hoàng Hộ (1969) và Nguyễn Hữu Dinh (1993) với các đặc điểm phân biệt hai chi như tản lá dạng phiến với 2 lớp tế bào-tản dạng ống trụ,

thành ống có một lớp tế bào Trong đó chi Ulva có 7 loài: U conglobata, U

fenestrata, U reticulata, U lactuca, U spinulosa, U fasciata, U papenfussii; chi Enteromorpha có 12 loài: E stipitata var catbaesis, E intestinalis, E torta, E tubulosa, E compressa, E prolifera, E chaetomorphoides, E ralfsii, E kylinii,

E flexuosa, E clathrata, E pilifera [8]

Năm 2013, Nguyễn Văn Tú và cộng sự tổng hợp hiện trạng thành phần loài rong biển tại Việt Nam, kết hợp chuẩn hóa tên khoa học dựa trên cơ sở dữ liệu thông tin loài toàn cầu về tất cả các nhóm thực vật biển (Algaebase) đã thống kê

được 15 loài và 1 thứ thuộc rong biển thuộc chi Ulva, trong đó các loài thuộc chi

Enteromorpha trong các nghiên cứu trước đây được chuẩn hóa lại danh pháp khoa

học và sắp xếp cùng chi Ulva [18] (Bảng 1.2)

Bảng 1 2 Các loài rong biển chi Enteromorpha và Ulva phân bố tại Việt

Nam được chỉnh lý Các nghiên cứu trước 2013 [8, 32, 33] Nguyễn Văn Tú và cộng sự [18]

Các nghiên cứu trước 2013 [8, 32, 33] Nguyễn Văn Tú và cộng sự [18]

Enteromorpha compressa (Linnaeus)

Enteromorpha flexuosa (Wulfen) J

Enteromorpha tubulosa (Kützing)

Kützing

Enteromorpha intestinalis (Linnaeus)

Enteromorpha prolifera (O.F Müller) J

Enteromorpha ralfsii Harvey Ulva ralfsii (Harvey) Le Jolis, 1863 Enteromorpha kylinii Bliding Ulva kylinii (Bliding) HSHayden et al., 2003 Enteromorpha stipitata var catbaenis

A.D Zinova et Nguyen H Dinh Ulva stipitata Areschoug, 1850

Enteromorpha torta (Mertens) Reinbold Ulva torta (Mertens) Trevisan, 1842 Ulva pilifera Kuetz Ulva flexuosa subsp pilifera (Kützing) M.J Wynne, 2005 Ulva conglobata Kjellman Ulva conglobata Kjellman, 1897 Ulva fenestrata Postels et Ruprech Ulva lactuca Linnaeus, 1753

Ulva fasciata Delile

Ulva papenfussii Pham H.H Ulva papenfussii Pham H.H., 1969 Ulva reticulata Forsskål Ulva reticulata Forsskål, 1775

Ulva spinulosa Okamura et Segawa Ulva spinulosa Okamura & Segawa, 1936

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu liên quan tới thành phần loài rong chủ yếu do Viện Tài nguyên và Môi trường biển thực hiện Hầu hết các công trình đều thống nhất sử dụng danh pháp khoa học chuẩn theo hệ thống sắp xếp

của Hayden về chi Ulva trong các công bố của mình như Nguyễn Mạnh Linh và

cộng sự (2019) [4], Đàm Đức Tiến và cộng sự (2020, 2021) [69, 70]

Qua tổng quan các công trình nghiên cứu về hệ thống phân loại, và đa dạng

thành phần loài chi Ulva của các tác giả trên thế giới, nhận thấy mỗi quan điểm

đều có luận riêng, phù hợp với thời điểm đó và lãnh thổ, bên cạnh đó vẫn còn những yếu điểm và thiếu sót nhất định Ở Việt Nam chủ yếu là các công trình mang tính chất thống kê các taxon dựa trên các hệ thống nước ngoài, đến nay còn thiếu một công trình đầy đủ và hệ thống Tuy nhiên, trong các hệ thống có thể thấy từ sau khi nghiên cứu của Hayden và cộng sự (2003) thì chi rong biển

Enteromorpha không được coi là một chi riêng biệt mà thuộc chi Ulva Linnaeus,

họ Ulvaceae, bộ Ulvales, lớp Ulvophyceae, ngành Chlorophyta Trong đó chi

Ulva phân bố tại Việt Nam với 15 loài và 1 phân loài

1.2.2 Giá trị sinh thái và kinh tế của chi Ulva

1.2.2.1 Sinh thái và giá trị sinh thái của rong biển Ulva

Các loài rong biển thuộc chi Ulva là một trong số ít các loài có thể sinh

sống được tại các môi trường có độ mặn thấp (nước ngọt), các loài này được ghi nhận ở độ mặn từ <0,5 đến 49 PSU và phát triển tốt trong điều kiện môi trường phú dưỡng [71, 72] Chúng phân bố từ vùng triều giữa cho đến vùng dưới triều

Rong biển chi Ulva có phân bố mang tính toàn cầu, bao gồm cả Nam Cực (Hình

1.2) [73] Hiện nay, theo cơ sở dữ liệu thông tin loài toàn cầu về tất cả các nhóm

thực vật biển (http://www.algaebase.org) thống kê chi Ulva trên thế giới ghi nhận

sự có mặt của 408 tên loài, trong đó bao gồm 199 đơn vị phân loại loài và các phân loài (thứ), trong số các tên loài có 85 loài được gắn cờ công nhận về mặt phân loại [16] Số loài được ghi nhận là ở Châu Á (56 loài), tiếp theo là Úc (40), Châu Âu (38), Bắc Mỹ (34), Châu Phi (31), Nam Mỹ (20) và Nam Cực (12) Trong số này, 18 loài đặc hữu của Châu Á, 11 ở Úc, 9 ở Châu Âu, 6 ở Châu Phi,

2 ở Bắc Mỹ và 1 ở Nam Mỹ [11]

Hình 1 2 Bản đồ phân bố của các loài rong biển chi Ulva trên thế giới

Dữ liệu từ năm 1727 đến năm 2021 theo thông tin Đa dạng sinh học toàn cầu (GBIF, 2021)

Khả năng hấp thụ kim loại cao trong rong biển nói chung đã làm cho chúng trở thành nguồn hấp thụ sinh học hiệu quả trong các quá trình xử lý ô nhiễm môi

trường Sinh khối rong biển có thể được sử dụng ở cả hai dạng tươi và khô Các đặc điểm sinh thái như phân bố rộng, phiến lá rộng (tạo sinh khối cao) và tốc độ

tăng trưởng nhanh khiến rong biển Ulva trở thành đối tượng thích hợp thường

được sử dụng trong các quá trình xử lý sinh học, môi trường [11]

Loài rong Bún ruột (Ulva intestinalis) được phát hiện hữu ích trong việc

hập thụ một lượng kim loại nặng như đồng (Cu), crom (Cr), Kẽm (Zn), cadmium (Cd) và chì (Pb) so với các loại rong biển khác Trong khi đó, rong Bún linza

(Ulva linza) có khả năng hấp phụ các ion Ni(II), Cd(II), và Pb(II) lên đến 90%

nồng độ ban đầu trong 10 phút [11, 74]

Trong một số nghiên cứu khác, khi thí nghiệm làm giảm độ mặn của môi

trường từ 28‰ xuống 10‰, rong Cải biển nhăn (Ulva lactuca) có khả năng tăng

hấp thụ một số kim loại nặng như Cd, Cr, Se và Zn tăng lên 1,9-3,0-3,6 và 1,9 lần [75]

Các loài chi Ulva cũng có khả năng hấp thụ nitơ trong nước, làm giảm tác

động tiêu cực của hiện tượng nồng độ amoni cao hơn mức cho phép (hiện tượng axit hóa) tại các vùng nuôi trồng thủy sản như nuôi cá và bào ngư Đồng thời,

ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy rằng sử dụng rong biển chi Ulva làm

thức ăn cho bào ngư có thể cho tốc độ tăng trưởng nhanh, cải thiện chất lượng bào ngư và giảm lượng ký sinh trùng [76]

Ngoài ra, rong biển chi Ulva cũng hấp thụ một lượng CO2 đáng kể trong môi trường và “trả lại” O2 như một chất thải mà cá và các sinh vật khác hấp thụ Cung cấp nơi cho sinh vật bám vào, ẩn náu và sinh sản là những vai trò khác của Rau diếp biển và các loại rong biển khác

1.2.2.2 Các hoạt chất sinh học và giá trị kinh tế của chi Ulva

Các loài rong biển chi Ulva đã được nghiên cứu rộng rãi về các hợp chất

hóa sinh được sử dụng trong các ngành như thực phẩm, công nghiệp sản xuất, phân bón và dược phẩm [11]

Sự thay đổi về hàm lượng protein rất cao, từ 4 đến 29% (w/w) trên cơ sở trọng lượng khô (DW) Hàm lượng protein cao nhất được ghi nhận là 29% DW ở

rong Cải biển nhăn (Ulva lactuca) [77] Các axit amin chính trong Ulva là cysteinolic acid, cysteic acid, proline, glutamic acid, và chondrine [78] Ulva cũng

là một nguồn cung cấp các axit amin thiết yếu, chiếm tới 39% tổng lượng protein

DW [79] Tuy nhiên, phần lớn các polysaccharide này không được con người tiêu

hóa và được gọi là chất xơ Hàm lượng chất xơ ở Ulva nằm trong khoảng 24,8 ±

0,2–60,5 ± 1,5% DW [80, 81] Một trong những polysaccharide chính ở Ulva là

polysaccharide sunfat hòa tan trong nước được gọi là ulvan có thể chiếm khoảng

8–29% DW [82] Hàm lượng lipid trong Ulva và dao động trong khoảng 0,3 đến

7,87% DW [11, 83, 84]

Một số loài thuộc chi Ulva cũng được coi là một nguồn quan trọng của các

khoáng chất như canxi và magiê Lượng canxi có thể lên tới 325 mg (100g)-1 trọng lượng tươi [85] Magiê có thể lên đến 465 mg (100g)-1 trọng lượng tươi [86] Hơn

nữa, Ulva còn được biết đến với việc chứa cả vitamin A, B, C và E tan trong nước

và chất béo Các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học khác nhau như

tecpen, hợp chất polyphenolic và steroid cũng đã được tách chiết từ chi Ulva [11,

87]

Ulvan là một polysaccharide được chiết xuất từ thành tế bào của rong biển

chi Ulva, thường chiếm 9–36% tổng sinh khối khô Ulvan chủ yếu bao gồm

Rhamnose sulfated, axit glucuronic, axit iduronic và xylose Trong đó Rhamnose được quan tâm vì tác dụng của nó đối với các con đường sinh tổng hợp ở lớp hạ

bì và khả năng miễn dịch của thực vật Axit uronic (axit glucuronic và iduronic)

và các este sulfat của chúng là những thành phần quan trọng trong glycosaminoglycans của động vật có vú Ngoài ra, Ulvan sở hữu cấu trúc disaccharide lặp lại bao gồm axit uronic liên kết với đường trung tính sulfat Do

đó, Ulvan là một ứng cử viên tiềm năng cho các ứng dụng trong khoa học vật liệu sinh học: sợi nano, film, hydrogel, composite, v.v [88]

Việc sử dụng rong biển chi Ulva làm thực phẩm ở các nước Châu Á đã có

niên đại từ hàng trăm năm nay Hàm lượng lớn các vitamin và các nguyên tố vi lượng, khoáng chất thiết yếu so với các loài thực vật trện cạn đã làm cho rong biển trở thành một nguồn thực phẩm đầy hứa hẹn Một trong những loại thực phẩm rong biển được sử dụng thương mại quan trọng ở Nhật Bản là “Green laver” hay

“aonori” - là hỗn hợp của các loài thuộc chi Ulva và các loài thuộc chi rong Giấy (Monostroma) chứa nhiều protein, canxi, vitamin và sắt và hàm lượng chất béo cùng natri thấp [89] Tại Ấn Độ, rong biển chi Ulva cũng đã được sử dụng như

một trong những thành phần trong món ăn nhẹ, “Pakoda” [90]

Trong nông nghiệp và chăn nuôi, rong biển chi Ulva được coi là nguồn thức

ăn cho một số loại gia cầm nhằm tăng chất lượng thịt, và giảm nồng độ cholesterol

và chất béo trung tính trong huyết thanh của gà Ngoài ra với hàm lượng chất xơ

cao, rong biển chi Ulva cũng được xem xét thử nghiệm là thức ăn trong ngành

chăn nuôi dê và cừu tại Bồ Đào Nha [11]

Trong dược phẩm, các chất phytochemical khác nhau được chiết xuất từ

chi Ulva thể hiện các hoạt động kháng khuẩn, kháng vi rút, chống oxy hóa, chống

đông máu, chống viêm và chống ung thư [91–94]

Ngoài ra, rong biển chi Ulva còn được nghiên cứu sử dụng trong sản xuất

nhiên liệu sinh học Trong một nghiên cứu gần đây, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã

ước tính (trong các điều kiện cụ thể) năng suất nhiên liệu sinh học từ Ulva cao

gấp hai và năm lần so với năng suất ethanol thu được từ mía và ngô [95], một số nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học khác như diesel sinh học và hydro sinh học [96], axeton, butanol [97, 98] cũng cho kết quả khả quan, hầu hết các tác giả

đánh giá rong biển Ulva là một trong những nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học

tiềm năng trong tương lai

1.3 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DNA BARCODING TRONG NGHIÊN CỨU RONG BIỂN

1.3.1 Sơ lược về hệ gen Lạp thể (Plastome) và gen mã hóa yếu tố kéo

dài EF-Tu (tufA) trong rong Lục

Lạp thể được cho là có nguồn gốc từ vi khuẩn lam nội cộng sinh Sự kiện cộng sinh này đã tiến hóa từ khoảng 1,5 tỷ năm về trước [99] và cho phép những sinh vật nhân thực thực hiện quá trình quang hợp sản xuất oxy [100–102] Ba dòng lạp thể nổi bật từ quá trình tiến hóa này gồm: lục lạp ở tảo lục và thực vật, rhodoplast ở tảo đỏ và muroplast ở vi khuẩn lam Những lạp thể này khác nhau cả

về hệ thống sắc tố lẫn cấu trúc siêu vi Ở thực vật, lạp thể có thể phân hóa thành nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào chức năng mà nó đáp ứng trong tế bào [103] Lạp thể không phân hóa (tức tiền lạp thể) có thể phát triển trở thành những biến thể sau:

(i) Lục lạp (chloroplast: lạp thể xanh lục): thực hiện chức năng quang hợp;

xem thêm tiền lục lạp (etioplast), lạp thể "tiền nhiệm" của lục lạp

(ii) Sắc lạp (chromoplast: lạp thể màu sắc): thực hiện chức năng tổng hợp

và lưu trữ sắc tố

(iii) Lão lạp (gerontoplast: lạp thể lão hóa): điều hành tiêu hủy bộ máy

quang hợp trong suốt quá trình lão hóa lạp thể

(iv) Vô sắc lạp (leucoplast: lạp thể không màu): thực hiện chức năng tổng

hợp monoterpene; vô sắc lạp đôi khi phân hóa tiếp tục thành nhiều dạng lạp thể chuyên hóa hơn (Lạp bột, Lạp dầu, Lạp đạm, Tannosome)

DNA plastid-plastome là DNA trong lục lạp của tế bào quang hợp (cpDNA) cpDNA phân bố ở chất nền (stroma) thuộc lục lạp của tất cả các thực vật quang hợp (cây xanh, tảo lục), nhưng cũng có ở một số loài động vật có khả năng quang hợp (cừu lá) [104] Những bộ gen lạp thể (plastome) chứa khoảng 100 gen mã hóa RNA ribosome và RNA vận chuyển (rRNA và tRNA) cũng như các protein tham gia vào quá trình quang hợp và quá trình phiên mã, dịch mã gen lạp thể Tuy nhiên, các protein này chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số protein cần thiết để xây dựng và duy trì cấu trúc cũng như chức năng của một loại lạp thể cụ thể Thực sự, những gen trong nhân tế bào mới mã hóa phần lớn protein lạp thể,

và sự biểu hiện của gen nhân và gen lạp thể phải điều hòa chặt chẽ với nhau nhằm phát triển lạp thể một cách tối ưu song hành với quá trình biệt hóa tế bào

Hình 1 3 Sơ đồ cấu tạo siêu hiển vi của lục lạp cùng cpDNA (số 11)

Chú thích: 1 = Màng ngoài 2 = Khoang gian màng 3 = Màng trong 4 = Chất nền lục lạp (stroma) 5 = Lumen (xoang tilacoit) 6 = Màng tilacoit 7 = Chồng hạt (grana) 8 = Lamen 9 = Hạt tạo bột 10 = Các ribosome của lục lạp

11 = DNA lục lạp 12 = Vi giọt chất béo

quang hợp (ftsH), gen phức hợp pyruvate dehydrogenase xúc tác quá trình chuyển

đổi tổng thể pyruvate thành acetyl-CoA và CO2 (odpB), gen tổng hợp protein mã hóa bộ gen lục lạp (Rpl5) và gen tufA (gen mã hóa yếu tố kéo dài tổng hợp protein,

được chuyển từ lục lạp vào nhân trong dòng tảo lục làm phát sinh các loài thực

vật trên cạn) [105–108] Do đó, gen tufA được coi là một công cụ hữu hiệu trong

nghiên cứu phát sinh loài thuộc dòng tảo lục [108–111]

1.3.2 Ứng dụng chỉ thị DNA barcoding (tufA) trong nghiên cứu phân

loại rong biển

Năm 2010, Gary và công sự đã nghiên cứu đánh giá mức độ đặc hiệu một

loạt các chỉ thị phân tử rbcL, tufA, UPA, LSU và ITS trong nghiên cứu phát sinh các loài tảo lục Kết quả nghiên cứu chỉ ra gen tufA có khả năng khuếch đại thành

công mạnh mẽ (95% các loài tảo lục không bao gồm họ Cladophoraceae) và không

có intron nào được phát hiện Do đó, các tác giả khuyến nghị khuyến nghị gen

tufA nên được sử dụng như một chỉ thị tiêu chuẩn để nghiên cứu định danh và

phân tích di truyền ngành tảo lục (ngoại trừ họ Cladophoraceae) [110]

Một đánh giá với sự hỗ trợ của mã vạch DNA đã được thực hiện trên rong lục ở vùng ven biển xung quanh Thanh Đảo (Trung Quốc), trong khoảng thời gian

từ tháng 4 đến tháng 12 năm 2011 Ba chỉ thị phân tử được áp dụng gồm gen yếu

tố kéo dài plastid tufA, gen được phiên mã bên trong vùng đệm (ITS) của cistron ribosome và gen tiểu đơn vị lớn rubisco vùng 3 ′ (rbcL-3P) Kết quả phân tích phân tử đã phân biệt được 8 loài rong biển thuộc chi Ulva, ngoại trừ các loài thuộc chi rong Lông cứng (Cladophora) và tảo Tóc (Bryopsis) Kết quả nghiên cứu cũng xác nhận gen tufA có tỷ lệ khuếch đại DNA tốt nhất và khả năng định danh loài

mạnh nhất so với hai gen còn lại [112]

Năm 2018, lần đầu tiên dữ liệu phân tử sử dụng trình tự gen tufA của 9 loài rong biển chi Ulva phân bố tại vùng biển Tunisia và Ý được Miladi và cộng sự công bố, trong đó ghi nhận một loài mới cho khu vực nghiên cứu là Ulva ohnoi

[113]

Năm 2019, Kang và cộng sự dựa trên các phân tích phân định loài dựa trên

mô hình phát sinh loài bằng cách sử dụng trình tự của hai chỉ thị phân tử gồm yếu

tố kéo dài lục lạp Tu (tufA) và bộ đệm phiên mã bên trong rRNA hạt nhân (ITS)

đã xác định được 193 mẫu rong biển thuộc chín loài thuộc chi Ulva, 14 mẫu vật thuộc loài Blidingia spp., và tám mẫu chưa được xác định Qua công trình nghiên cứu, các tác giả lần đầu tiên ghi nhận sự xuất hiện của Ulva torta trên đảo Jeju

[114], từ đĩ mở ra các hướng nghiên cứu tiếp theo giúp xác định, giám sát và quản

lý thủy triều xanh tại đảo Jeju do các lồi rong biển thuộc chi Ulva gây ra [114]

Nhằm bảo vệ các dịch vụ sinh thái do thực vật biển cung cấp vốn dĩ phụ thuộc vào sự hiểu biết chính xác về sự đa dạng của các lồi rong biển Một cuộc khảo sát mã vạch DNA của rong biển ở Bergen (Na Uy) đã được Bringloe và cộng

sự (2019) nghiên cứu sử dụng gen COI-5P, tufA và ribulose-1, rbcL Tổng số 655

mã vạch mới cho COI-5P, 11 cho tufA và 50 cho rbcL, đại diện cho 9 lồi rong

biển Chlorophyta, 51 lồi Phaeophyceae và 74 lồi Rhodophyta đã được giải trình

tự thành cơng Qua đĩ xác nhận phân bố của 136 lồi rong biển, trong đĩ ghi nhận

17 lồi mới cho khu vục nghiên cứu và 6 phân lồi [115]

Phân tích phân tử của 247 mẫu Ulva từ Vịnh Mexico và Đại Tây Dương Hoa Kỳ dựa trên các chỉ thị phân tử lục lạp (rbcL và tufA) và gen nhân (ITS1-

5.8S-ITS2) thơng qua nghiên cứu của Melton và cộng sự (2020) Trong nghiên

cứu này, 16 lồi rong rong biển Ulva đã được xác định đại diện cho 13 lồi đã

được xác định thơng qua mơ tả hình thái trước đĩ và 3 lồi chưa được mơ tả., 4 lồi được xác định phân bố lần đầu tiên ở Bờ Đơng và Vùng Vịnh của Hoa Kỳ

(U aragoënsis , U californica , U meridionalis , và U tepida ) Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu cho các nghiên cứu trong tương lai về Ulva tại các vùng biển

Hoa Kỳ, đồng thời nhĩm tác giả nhấn mạnh sự cần thiết của việc sử dụng mã vạch

DNA trong việc phân loại và định danh các lồi rong biển thuộc cho Ulva [116]

Nghiên cứu gần đây của Hughey và cộng sự năm 2021 khi so sánh các trình

tự gen rbcL, tufA và ITS plastid của lồi Ulva rigida được thu thập tại Cádiz-Tây

Ban Nha với cơ sở dữ liệu được cơng khai trên tồn thế giới Nghiên cứu chỉ ra

trình tự của U rigida nghiên cứu cĩ mức độ tương đồng với trình tự lồi U

rotundata Bliding (tên đồng nghĩa U pseudorotundata Cormaci, G Furnari &

Alongi) đến từ Ireland và Bồ Đào Nha, nhưng lại khơng tương đồng với mẫu

holotyoe của U rotundata (Ý) Dựa vào những dữ liệu phân tử chính xác, nhĩm tác giả đưa ra kết luận: lồi Ulva rigida tại Cádiz đã được sử dụng sai tên và bị hạn chế phân bố ở Đại Tây Dương; chỉnh sửa Ulva rigida phân bố tại Cádiz thành

U lacinulata; U rotundata (Ý) là tên đồng nghĩa của U lactuca [117]

Tại Việt Nam, hiện nay việc ứng dụng DNA barcode trong nghiên cứu hỗ

trợ định danh và phát sinh lồi rong biển nĩi chung và rong biển chi Ulva nĩi

riêng cịn đang rất nghèo nàn, chưa được ứng dụng rộng rãi Trong khi đĩ, tài nguyên và vị thế biển đảo của Việt Nam với đường bờ biển dài 3.260km cùng hệ

thống 2.577 đảo lớn, nhỏ và 2 quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa là rất có giá trị trong nghiên cứu khoa học cũng như bảo vệ chủ quyền Do đó, cần nỗ lực nhiều hơn để nghiên cứu ứng dụng các chỉ thị phân tử, phù hợp với xu thế chung của thế giới

1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.4.1 Vị trí địa lý

Hải Phòng là thành phố ven biển, nằm phía Đông miền duyên hải Bắc Bộ, cách thủ đô Hà Nội 102 km, phía Bắc và Đông Bắc giáp Quảng Ninh, phía Tây Bắc giáp Hải Dương, phía Tây Nam giáp Thái Bình và phía Đông là bờ biển chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ phía Đông đảo Cát Hải đến cửa sông Thái Bình

Với chiều dài bờ biển 125 km, có 15 quận/huyện (7 quận và 8 huyện, trong

đó, có hai huyện đảo là Cát Hải và Bạch Long Vĩ) Phạm vi không gian biển thành phố Hải Phòng được tính từ đường mép nước triều kiệt trung bình nhiều năm tới đường phân định Vịnh Bắc Bộ giữa Việt Nam và Trung Quốc (đường phân định được xác định theo hiệp định số 52/2004/LPQT ngày 9 tháng 7 năm 2004 giữa nước Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam và nước Cộng Hoà Nhân Dân Trung Hoa về phân định lãnh hải, vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa của hai nước trong vịnh Bắc Bộ); giáp vùng biển Quảng Ninh ở phía Đông Bắc (đường ranh giới xác định theo đường địa giới hành chính cấp tỉnh theo Hải Phòng ) và giáp vùng biển tỉnh Thái Bình ở Phía Tây Nam (đường ranh giới xác định theo văn bản

số 1186/BTLBP-BTM ngày 13 tháng 7 năm 2010 về phạm vị quan lý bảo vệ vùng biển đảo giữa Bộ đội biên phòng thành phố Hải Phòng với Bộ đội biên phòng tỉnh Thái Bình) Ven biển của Hải Phòng bao gồm cả hai huyện đảo Bạch Long Vĩ và Cát Hải (được xác định bằng đường địa giới hành chính) [19, 118]

1.4.2 Khí hậu và điều kiện thủy, hải văn

1.4.2.1 Khí hậu

Các đặc trưng khí hậu có tác động mạnh đến chế độ thuỷ động lực cũng như các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm lượng mưa ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình tự nhiên cũng như các hoạt động của con người ở vùng biển và ven biển của thành phố Hải Phòng Khu vực biển và ven biển của Hải Phòng nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa châu Á, chịu ảnh hưởng, chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa Hằng năm có mùa đông lạnh- khô kéo dài từ

khoảng tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau Mùa hè nóng ẩm Nhiều mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 [19, 118]

1.4.2.2 Thủy văn

Lượng nước của vùng châu thổ sông Hồng ảnh hưởng bởi gió mùa Tây Nam (mùa hè), xoáy thuận nhiệt đới (mùa thu) và bão (hè thu) Thời kỳ nhiều nước kéo dài từ tháng (6-10), dòng chảy lớn nhất trên sông Hồng xuất hiện vào tháng 8, dòng chảy nhỏ nhất xuất hiện vào tháng 3 [19, 118]

Hàng năm, hệ thống sông Hồng - Thái Bình cung cấp khoảng 120 tỷ m3

nước và 114 triệu tấn phù sa cho vùng ven bờ Lượng vật chất này chủ yếu qua 9 cửa sông chính: Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình, Trà Lý, Ba Lạt, Ninh Cơ và Đáy Trong đó vùng cửa sông ven biển Hải Phòng chịu sự tác động trực tiếp của các sông Bạch Đằng, Cẩm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình Chế

độ dòng chảy ở các sông này cũng như các sông khác thuộc hệ thống sông Hồng – Thái Bình có đặc điểm là biến động mạnh theo mùa Phân tích từ các chuỗi số liệu nhiều năm cho thấy tải lượng nước hằng năm tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 9) hằng năm Trong khi đó các tháng còn lại lượng chảy hầu như rất nhỏ Trong mùa mưa, lưu lượng chảy trung bình của các sông

đổ ra biển biến đổi trong khoảng 300- 2200 m3/s, trong khi các tháng mùa khô, lưu lượng nước trung bình chỉ dao động quanh giá trị 50- 300m3/s Sự biến động của các khối nước sông, dòng bùn cát từ sông đưa ra theo mùa làm cho các điều kiện thuỷ thạch động lực ở khu vực này biến động rõ rệt theo mùa Đặc biệt là ở vùng ven bờ [19, 118]

1.4.2.3 Chế độ thuỷ triều

Dao động mực nước ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng thuộc kiểu nhật triều đều điển hình với hầu hết số ngày trong tháng là nhật triều, bán nhật triều chỉ xuất hiện 2- 3 ngày trong kỳ nước kém Trong một pha triều có một lần nước lớn và một lần nước ròng Trong một tháng mặt trăng có hai kỳ nước cường, mỗi

kỷ 11- 13 ngày, biên độ trung bình dao động 2,6- 3,6m và hai kỳ nước kém, mỗi

kỳ 3- 4 ngày có biên độ 0,5- 1,0m Sóng triều có tính chất sóng đứng với ưu thế thuộc các sóng nhật triều 01, K1 có biên độ 70- 90cm, trong khi các sóng bản nhật triều M2, S2 chỉ có vai trò thứ yếu với biên độ khá nhỏ [19, 118]

Trong năm, dao động triều đạt giá trị lớn nhất vào thời kỳ triều chí điểm khi độ xích vĩ mặt trời cực đại vào tháng 6 và tháng 12, và ngược lại, nhỏ nhất vào triều phân điểm khi độ xích vĩ mặt trời bằng “0” vào tháng 3 và 9 Trong các

tháng 3, 4, 8 và 9 độ triều giảm và xuất hiện triều bán nhật 3- 4 ngày mỗi tháng [19, 118]

1.4.2.4 Chế độ sóng

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là vịnh nước nông ven bờ có cấu tạo địa hình đáy rất phức tạp do hệ thống bãi ngầm và luồng lạch luôn biến động Sóng ở ngoài vùng nước sâu truyền vào bờ, do ảnh hưởng của ma sát đáy, các đặc trưng của sóng (tốc độ lan truyền, độ cao, chu kỳ, độ dài) cũng như hướng vận động luôn thay đổi Vì vậy, chế độ sóng khác biệt hẳn với chế độ sóng vùng nước sâu cả về hướng thịnh hành và cấp độ cao [19, 118]

1.4.4 Hiện trạng chất lượng môi trường

Giá trị chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, dầu mỡ khoáng, coliform, Fe trong nước khu vực Đông Bắc Đồ Sơn, Tây Nam Đồ Sơn và khu vực ven bờ huyện đảo Cát Hải (khu vực cảng cá, khu dân cư và nơi có hoạt động tàu thuyền diễn ra mạnh) có xu hướng tăng lên, vượt quá giá trị giới hạn theo quy chuẩn QCVN10-MT:2015/BTNMT và ảnh hưởng trực tiếp chất lượng nước các khu vực bảo tồn và nuôi trồng thủy sản Kết quả WQI và phân vùng chất lượng nước vùng biển ven bờ Hải Phòng ở mức từ rất xấu cho đến rất tốt Chất lượng nước biển mùa mưa thấp hơn mùa khô Trong mùa khô và mùa mưa, các khu vực cửa sông Bạch Đằng, cửa sông Lạch Tray, cửa sông Văn Úc và cửa sông Thái Bình đều có chất lượng nước ở mức rất xấu lúc nước ròng (WQI từ 19 đến 22) và mức xấu lúc nước lớn (WQI từ 43 đến 45) Vùng biển Cát Bà có chất lượng nước

ở mức tốt và rất tốt (WQI từ 75 đến 99), tuy nhiên khu vực bến Bèo có chất lượng nước ở mức trung bình (WQI từ 62 đến 73) Chất lượng nước tại khu vực vùng ngoài ở mức tốt và rất tốt (WQI từ 88 đến 99) Về mùa mưa, vùng chất lượng nước rất xấu, xấu và trung bình có xu hướng mở rộng (vùng chất lượng nước tốt

và rất tốt có xu hướng thu hẹp) so với mùa khô [120]

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là một số loài rong biển thuộc chi Ulva được thu tại

khu vực Hải Phòng trong các tháng 3, tháng 4 năm 2021 trong các chuyến khảo sát cá nhân; và tháng 5 năm 2021 trong các chuyến khảo sát thuộc đề tài Nafosted

mã số NCCB.106.06-2017.305; cùng chuyến khảo sát hỗn hợp lần thứ 7 giữa Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Hàn lâm Khoa học Nga bằng tàu “Viện sĩ Oparin” trong vùng biển Việt Nam Tổng số tiêu bản đã tiến hành

nghiên cứu 114 số hiệu, tương ứng 114 mẫu tiêu bản rong biển chi Ulva phân bố

cát (Khu II, Khu III), HST Tùng Áng (Áng Vẹm, Cái Bèo), HST thảm cỏ biển (Gia Luận)

Bảng 2 1 Thông tin bộ mẫu nghiên cứu

Thời gian thu mẫu

11 Rạn san hô Bạch Long Vĩ

2.1.3 Trang thiết bị sử dụng

- Trang thiết bị hỗ trợ lặn Scuba dùng để khảo sát lặn thu mẫu

- Kính soi nổi Nikon SMZ800 (Nhật Bản), kính hiển vi Motic BA300 (Đài Loan), kính hiển vi soi thẳng Nikon ECLIPSE NI-U (Nhật Bản) dùng để quan sát cấu trúc tế bào rong biển

- Máy ảnh Olympus TG-6 dùng để chụp ảnh tại thực địa và tiêu bản rong biển

- Trang thiết bị phòng thí nghiệm sinh học phân tử (Bảng 2.2)

Bảng 2 2 Dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu sinh học phân tử

1 Máy Thermal Cyler) PCR (VeritiTM96-Well AppliedBiosystems (Mỹ)

2 Máy ly tâm lạnh (Centrifuge 5417R) Eppendorf (Mỹ)

3 Bể ổn nhiệt (Thermo Stat plus) Eppendorf (Mỹ)

4 Bể điện di ngang (Mupid-2 plus Submarine electrophoresis system) Advance

5 Đèn chiếu UV (UV-Visible Spectrotometer) Probe Shimadzu (Nhật Bản)

7 Máy đo quang phổ Thermo scientific NanoDrop 1000 Spectrophotometer (Mỹ)

8 Tủ lạnh sâu -20°C, tủ lạnh 4°C Sanyo (Nhật Bản)

9 Cân phân tích (Electronic Balance) Kern (Đức)

10 Pipettman, đầu côn các loại, eppendorf Eppendorf (Đức)

11 Hệ thống chụp ảnh gel Biolabs (Mỹ)

2.1.4 Hóa chất sử dụng

Bảng 2 3 Các loại hóa chất chính sử dụng trong nghiên cứu

2 dNTPs, Taq-polymerase, Marker DNA 100 bp, Protease K Fermentas

5 Chloroform: Isoamylalcohol (24:1) Pharmacia

STT Hóa chất Hãng

Bảng 2 4 Các dung dịch đệm cần pha trong nghiên cứu

4 Đệm TBE 10X 1 M Tris HCl; 830 mM acid boric; 1 mM EDTA; pH = 8,0

5 Ethidium bromide (0,1%) Hòa tan 0,1 g Ethidium bromide trong 100ml H

2O

6 Dung dịch agarose 1% Cân 1g agarose hòa tan vào trong 100 ml dung dịch đệm TBE

7 Đệm tra mẫu (loading buffer) Glycerol 30%, bromophenol blue 0,25%; xylencyanol 0,25%

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập mẫu vật

Thu thập và xử lý mẫu: Việc khảo sát vùng triều dựa theo “Quy trình điều tra, khảo sát tài nguyên và môi trường biển” (Phần sinh học và môi trường) năm

2014 (thay cho Quy phạm tạm thời điều tra tổng hợp biển-phần rong biển, của ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước ban hành năm 1981) [17] Tất cả các mẫu

rong biển thuộc chi Ulva được thu thập bằng cách lặn có sử dụng ống thở

(snockerling) ở vùng nước nông (từ 0-2m) dọc theo vùng triều và sử dụng khí tài Scubadiving tại độ sâu từ 3-15m [18], mẫu vật được lấy bằng dao nhọn và được đựng trong các túi lưới trước khi được đưa lên bờ

2.2.2 Phương pháp phân loại hình thái

Mẫu tiêu bản (mẫu khô): Chọn những mẫu rong tiêu biểu, rửa sạch bằng nước biển, dùng bàn chải mịn để quét chất bám, tùy theo kích thước của từng mẫu rong chọn những cỡ giấy thích hợp để ép rong và phơi khô Sau một thời gian nhất định, thay giấy thấm khác để làm khô và giữ mẫu không bị ẩm mốc Tiêu bản được ghi nhãn (ngày tháng, địa điểm, người thu…) đầy đủ Mẫu tiêu bản lát cắt được chụp ảnh

Mẫu tươi: Mẫu rong được ngâm trong dung dịch nước muối bão hòa hoặc được bảo quản trong lọ có nắp kín chứa silicagel và dán nhãn được lưu giữ ở nhiệt

độ âm sâu

Xác định thành phần loài: Mẫu vật được phân tích trong phòng thí nghiệm của Phòng Sinh thái và Tài nguyên Thực vật biển thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường biển Việc định loại chủ yếu dựa vào các tiêu chuẩn về hình thái ngoài và cấu tạo trong Xác định cấu trúc bên trong dựa vào các đặc điểm hình thái của tiêu bản lát cắt dưới kính hiển vi soi thẳng ECLIPSE NI-U (Nikon) với độ phòng đại

từ 10X đến 40X

Việc phân loại rong biển chi Ulva tuân theo nguyên tắc chung phân loại

thực vật [121], và được tiến hành theo các bước sau:

Bước 1: Lựa chọn hệ thống phù hợp với việc định loại các loài rong biển

chi Ulva ở Hải Phòng dựa trên các tài liệu trong và ngoài nước như: Phạm Hoàng

Hộ (1969) [32], Nguyễn Văn Tiến (2007) [8], Hayden và cộng sự (2003) [15]

Bước 2: Nghiên cứu các mẫu tiêu bản rong biển thuộc chi Ulva đã thu thập

được trong các chuyến thực địa

Bước 3: Tên khoa học được chỉnh lý bằng cách so sánh trên hệ cơ sở dữ

liệu rong biển toàn cầu về thông tin phân loại, danh pháp và phân bố www.algaebase.org [14], và một số dẫn liệu cần thiết khác như tên đồng nghĩa (synonym), sinh học, sinh thái, phân bố, mẫu nghiên cứu, giá trị sử dụng, một vài nhận xét khác (nếu có)

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu phân bố

Phân bố rộng được hiểu theo nghĩa phân bố rộng trong không gian theo chiều nằm ngang của rong biển Để nghiên cứu sự phân bố địa lý của rong biển, luận văn sử dụng chỉ số tương đồng loài Bray – Curtis (1957) [122] và được kiểm định bằng phương pháp phân tích thang đo đa hướng MDS (Multi-Dimensional Scaling analysis), Cluster trên phần mềm Primer V6 [123]

Việc nghiên cứu phân bố sâu của rong biển dựa vào nguyên tắc phân chia vùng triều của Feldmann (1937) [124], Stephenson (1949) [125] và Phạm Hoàng

Hộ (1962) [126]

Xác định mức nước thủy triều dựa trên Bảng thủy triều Hòn Dáu tháng 4-5 năm 2021 [127]