Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đa dạng của họ bọ cánh cứng ăn lá (chrysomelidae) và mối qjuan hệ của chúng với thực vật trong điều kiện môi trường vườn quốc gia núi chúa, tỉnh ninh thuận bằng phương pháp sinh học phân tử ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu đa dạng của họ bọ cánh cứng ăn lá (chrysomelidae) và mối qjuan hệ của chúng với thực vật trong điều kiện môi trường vườn quốc gia núi chúa, tỉnh ninh thuận bằng phương pháp sinh học phân tử ( Luận án tiến sĩ)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ ĐỊNH NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG CỦA HỌ BỌ CÁNH CỨNG ĂN LÁ (CHRYSOMELIDAE) VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI THỰC VẬT TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG CỦA VƯỜN QUỐC GIA NÚI CHÚA, TỈNH NINH THUẬN, VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI -2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ ĐỊNH NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG CỦA HỌ BỌ CÁNH CỨNG ĂN LÁ (CHRYSOMELIDAE) VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI THỰC VẬT TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG CỦA VƯỜN QUỐC GIA NÚI CHÚA, TỈNH NINH THUẬN, VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 42 01 20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN SINH TS JESÚS GÓMEZ-ZURITA HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu trình bày luận án trung thực Một số kết nghiên cứu cơng bố riêng đồng tác giả, phần cịn lại chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Thị Định ii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài “Nghiên cứu đa dạng họ Bọ cánh cứng ăn (Chrysomelidae) mối quan hệ chúng với thực vật điều kiện môi trường Vườn quốc gia Núi Chúa, tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam phương pháp sinh học phân tử”, Tôi nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện Ban lãnh đạo, nhà khoa học, cán bộ, chuyên viên Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật (IEBR), Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu de Biologia Evolutiva (IBE) Tây Ban Nha; Ban Giám hiệu Học viện Khoa học Cơng nghệ Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành giúp đỡ Tơi xin chân thành cảm ơn chương trình hợp tác khoa học Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam Hội đồng nghiên cứu Quốc Gia Tây Ban Nha, giai đoạn 2011-2014 tài trợ học bổng kinh phí cho tơi q trình học tập Tây Ban Nha Tôi xin chân thành cảm ơn tới Tổng cục Lâm nghiệp Việt Nam cho phép làm việc VQG Núi Chúa Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Quản lý VQG Núi Chúa giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình thu mẫu VQG Núi Chúa Tôi xin chân thành cảm ơn cán nghiên cứu phòng Sinh thái môi trường đất (IEBR), Annabela Cardoso bạn bè sinh viên phịng thí nghiệm Đa dạng Tiến hóa trùng ăn (IBE) tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Sinh (Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật), Tiến sĩ Jesús Gómez-Zurita (de Biologia Evolutiva, Tây Ban Nha) – người thầy trực tiếp hướng dẫn bảo cho tơi hồn thành luận án Cuối chân thành cảm ơn tới chồng tơi Trịnh Đình Cường, gái Trịnh Nguyễn Thu Thủy, trai Trịnh Bình Minh gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình thực hồn thành luận án NCS: Nguyễn Thị Định iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH LỤC CÁC BẢNG viii DANH LỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài .1 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.6.1 Ý nghĩa khoa học 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Các vấn đề liên quan đến luận án 1.1.1 Sử dụng công cụ sinh học phân tử để đánh giá đa dạng sinh học .3 1.1.1.1 Đa dạng sinh học vấn đề liên quan 1.1.1.2 Sử dụng công cụ sinh học phân tử để tăng tốc độ đánh giá đa dạng sinh học 1.1.2 Sự không đồng môi trường ảnh hưởng đến đa dạng sinh học 11 1.1.3 Chrysomelidae đối tượng thích hợp để áp dụng công cụ sinh học phân tử đánh giá đa dạng sinh học nghiên cứu phụ thuộc lẫn hệ sinh thái .12 1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu Chrysomelidae Việt Nam 14 1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu Chrysomelidae giới 15 1.2 Khái quát điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 16 1.2.1 Vị trí địa lý 17 1.2.2 Địa hình 17 1.2.3 Khí hậu, thủy văn 18 1.2.4 Đặc điểm sinh thái thảm thực vật 20 iv 1.2.5 Hệ động, thực vật 21 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Phương pháp thu mẫu phân chia sinh cảnh VQG Núi Chúa 23 2.1.1 Thiết kế thu thập mẫu vật .23 2.1.2 Phân chia sinh cảnh khu vực thu mẫu VQG Núi Chúa 27 2.2 Phương pháp sinh học phân tử: .27 2.3 Phương pháp xác định loài Chrysomelidae 29 2.4 Phương pháp xác định thức ăn loài Chrysomelidae VQG Núi Chúa 31 2.5 Đánh giá độ giàu loài tiềm Chrysomelidae VQG Núi Chúa 31 2.6 Nhóm phương pháp xác định mối liên quan Chrysomelidae với điều kiện môi trường 31 2.6.1 Phân tích biến động quần xã Chrysomelidae theo không gian 31 2.6.2.Phân tích xếp hợp quy chuẩn (CCA) để tìm nhân tố tác động tới mối liên hệ Chrysomelidae thực vật chủ chúng 31 2.6.3 Đánh giá đa dạng beta mối tương tác loài Chrysomelidae thực vật chủ chúng theo độ cao (sinh cảnh) .32 2.6.4 Phân tích mơ hình mạng lưới tương tác loài Chrysomelidae thực vật chủ chúng .33 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34 3.1 Phân định vùng chuyển tiếp sinh thái 34 3.2 Đa dạng loài Chrysomelidae thu VQG Núi Chúa 35 3.2.1 Đa dạng loài Chrysomelidae thu VQG Núi Chúa dựa đặc điểm hình thái 35 3.2.2 Đa dạng loài Chrysomelidae thu VQG Núi Chúa dựa liệu ADN .43 3.2.3 Tiềm đa dạng loài Chrysomelidae đạt VQG Núi Chúa 49 3.2.4 Đánh giá độ giàu loài Chrysomelidae VQG Núi Chúa 50 3.3 Thực vật chủ Chrysomelidae 52 3.4 Sự biến đổi quần xã Chrysomelidae thức ăn chúng theo thay đổi độ cao VQG Núi Chúa 62 3.4.1 Cấu trúc quần xã Chrysomelidae xuyên qua không gian độ cao VQG Núi Chúa 62 3.4.1.1 Ảnh hưởng mơ hình “mid-domain” (sự chiếm lãnh thổ) tới Chrysomelidae VQG Núi Chúa 62 3.4.1.2 Sự biến động quần xã Chrysomelidae theo không gian 64 3.4.2 Sự thay đổi tương tác Chrysomelidae thực vật chủ theo thay đổi độ cao 71 3.4.2.1 Sự xếp phù hợp với quy chuẩn 71 v 3.4.2.2 Đa dạng beta tương tác Galerucinae thực vật chủ theo thay đổi độ cao VQG Núi Chúa .73 3.4.3 Hoạt động bảo tồn VQG Núi Chúa cần ý đến môi trường sống quần xã Chrysomelidae 79 KẾT LUẬN .80 KIẾN NGHỊ 81 DANH SÁCH TÀI LIỆU TRÍCH DẪN 82 DANH SÁCH CÁC CÔNG BỐ 103 PHỤ LỤC 104 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ADN: Acid deoxyribonucleic AFLP: Đa hình chiều dài đoạn cắt khuếch đại ARN: Acid Ribonucleic bPTP: Mơ hình Poisson Tree Processes Cây “ultrametric”: Cây quan hệ họ hàng mà tất chiều dài từ rễ tới đỉnh Cây ML: Cây quan hệ họ hàng có khả xảy CCA: Phân tích xếp hợp quy chuẩn Chi-sq: Giá trị phân phối bình phương COI: Gen Cytochrome c oxidase subunit I cpDNA: ADN lục lạp GenBank: Ngân hàng gen GMYC: Mơ hình Generalized Mixed Yule-Coalescent Haplotype: Dạng đơn bội ITS: Vùng chép bên Ribosome nhân Loài singleton: Loài thu cá thể Mmid-domain: Sự chiếm lãnh thổ p- distance: Khoảng cách cặp so sánh PCR: Phản ứng khuếch đại gen RFLP: Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn RAPD: Đa hình khuếch đại ngẫu nhiên SC: Mơ hình tiến hóa đồng hồ nghiêm ngặt (Strict clock) SSR: Lặp lại trình tự đơn giản ULN: Mơ hình tiến hóa đồng hồ tự thông thường (Unstrict lognomal clock) VIF: Yếu tố làm tăng khác VQG: Vườn Quốc Gia βOS: Sự khơng giống tương tác hình thành loài chia sẻ βrepl: Đa dạng beta loài thay vii βrich: Đa dạng beta loài đi/tăng lên βS: Sự không giống thành phần loài quần xã βsim: Đa dạng beta thành phần loài thay βsne: Đa dạng beta thành phần lồi tạo ổ βST: Sự khơng giống tương tác loài thay βtotal: Đa dạng beta tổng phản ánh loài thay lồi đi/tăng thêm βWN: Sự khơng giống tương tác hai sinh cảnh GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ Lồi thay thế: Là lồi xuất vị trí thay lồi vị trí cũ (số lồi thay số loài đi) Loài tạo ổ: Là loài tập hợp loài thu vị trí có nhiều lồi Lồi đi: Là lồi xuất vị trí cũ lại khơng xuất vị trí Lồi tăng thêm: Là lồi xuất vị trí mà vị trí khác khơng có Lồi chia sẻ: Là lồi giống vị trí so sánh Lồi bPTP: Là lồi xác định phương pháp Mơ hình Poisson Tree Processes (bPTP) Bộ ba mã vạch: Là phương pháp phân loại sử dụng đoạn gen ngắn ADN sinh vật để xác định sinh vật thuộc loài riêng biệt viii DANH LỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tọa độ vị trí thu mẫu VQG Núi Chúa……………………………….25 Bảng 3.1: Đa dạng loài Chrysomelidae tuyến điều tra theo độ cao VQG Núi Chúa………………………………………………………………………………43 Bảng 3.2: Kết phân định lồi dựa trình tự ADN gen cox1 Chrysomelidae VQG Núi Chúa theo thuật toán mơ hình khác ………………………… 44 Bảng 3.3: Sự khơng đồng thuận lồi hình thái lồi bPTP Chrysomelidae VQG Núi Chúa ……………………………………………………………………… 45 Bảng 3.4: Dự đốn đa dạng lồi Chryromelidae đạt tuyến thu mẫu, sinh cảnh toàn khu vực nghiên cứu VQG Núi Chúa …… .50 Bảng 3.5: Nhận dạng phân loại học trình tự ADN lục lạp psbA-TrnH thực vật chủ cá thể thuộc phân họ Galerucinae đạt từ chương trình BAGpipe 54 Bảng 3.6: Số cá thể, số trình tự ADN vùng psbA-trnH số họ thực vật chủ loài thuộc phân họ Galerucinae khu vực nghiên cứu ………………………… .59 Bảng 3.7: So sánh cấu trúc quần xã Chrysomelidae tuyến thu mẫu VQG Núi Chúa…………………………………………………………………………… 65 Bảng 3.8: Kết phân tích CCA riêng biến số đến tương tác loài Galerucinae thực vật chủ khu vực nghiên cứu………………………………… 73 Bảng 3.9: Sự không giống quần xã Galerucinae quần xã thực vật chủ rừng khô rừng ẩm khu vực nghiên cứu………………………………………… 73 Bảng 3.10: So sánh đặc điểm cấu trúc mạng lưới tương tác loài Galerucinae thực vật chủ hai sinh cảnh khô ẩm khu vực nghiên cứu… 78 ... CỦA CHÚNG VỚI THỰC VẬT TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG CỦA VƯỜN QUỐC GIA NÚI CHÚA, TỈNH NINH THUẬN, VIỆT NAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 42 01 20 LUẬN ÁN TIẾN... luận án 1.1.1 Sử dụng công cụ sinh học phân tử để đánh giá đa dạng sinh học 1.1.1.1 Đa dạng sinh học vấn đề liên quan Định nghĩa đa dạng sinh học: Theo Luật Đa dạng sinh học (2 008) ? ?Đa dạng sinh. .. đánh giá đa dạng sinh học Sử dụng công cụ sinh học phân tử để đánh giá đa dạng lồi Như đề cập trên, có ba cấp độ đa dạng sinh học: Đa dạng loài, đa dạng di truyền đa dạng hệ sinh thái Sinh học