Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng đơn sắc led đến quá trình vi nhân giống cây ba kích morinda officinalis how

Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng đơn sắc led đến quá trình vi nhân giống cây ba kích morinda officinalis how Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng đơn sắc led đến quá trình vi nhân giống cây ba kích morinda officinalis how Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng đơn sắc led đến quá trình vi nhân giống cây ba kích morinda officinalis how

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐOÀN TP HỒ CHÍ MINH

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐƠN

SẮC (LED) ĐẾN QUÁ TRÌNH VI NHÂN GIỐNG CÂY BA KÍCH

(Morinda officinalis How.)

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học

và Công nghệ Trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Trịnh Thị Hương

Thành phố Hồ Chí Minh - 2022

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐOÀN TP HỒ CHÍ MINH

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

ĐƠN SẮC (LED) ĐẾN QUÁ TRÌNH VI NHÂN GIỐNG

CÂY BA KÍCH (Morinda officinalis How.)

(Đã chỉnh sửa theo kết luận của Hội đồng nghiệm thu ngày 22/11/2022)

Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu

(Ký và ghi rõ họ tên) Trịnh Thị Hương

Mẫu Báo cáo thống kê (trang 3 Báo cáo tổng hợp kết quả nhiệm vụ) _

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chiếu sáng đơn sắc (LED) đến quá

trình vi nhân giống cây ba kích (Morinda officinalis How.)

Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Vườn ươm Sáng tạo Khoa

Tên tổ chức đang công tác: Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM

Địa chỉ tổ chức: 140 Lê Trọng Tấn, Phường Tây Thạnh, Quận Tân Phú, TP.HCM

Địa chỉ nhà riêng: 19/43 Lam Sơn, Phường 5, Quận Phú Nhuận, TP.HCM

3 Tổ chức chủ trì nhiệm vụ:

Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ

Điện thoại: 028 38 230 780 ; Fax:

E-mail: khoahoctre@gmail.com

Website: khoahoctre.com.vn

Địa chỉ: Số 01 Phạm Ngọc Thạch, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Đoàn Kim Thành

Số tài khoản: 3713.0.1083277.00000

Kho bạc: Nhà nước Quận 1

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện nhiệm vụ:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 12 năm 2022

- Thực tế thực hiện: từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 10 năm 2022

- Được gia hạn (nếu có): không

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

Đơn vị tính: Triệu đồng

Số

TT

Nội dung các khoản chi

Theo kế hoạch Thực tế đạt được

Theo kế hoạch Thực tế đạt được

- Lý do thay đổi (nếu có):

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì nhiệm

vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

5 Cá nhân tham gia thực hiện nhiệm vụ:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Trịnh Thị Hương Trịnh Thị

Hương

Tham gia tất cả các nội dung; xây dựng thuyết minh, viết báo cáo tổng kết

Báo cáo chuyên đề, báo cáo tổng hợp

2 Ngô Thị Kim

Anh

Ngô Thị Kim Anh

Tham gia tất cả các nội dung

Báo cáo chuyên đề

Nam Phương

Nguyễn Thị Nam Phương

Tham gia các nội dung 1, 2

Báo cáo chuyên đề

4

Báo cáo chuyên đề

5 Trang Thị Mỹ

Hạnh

Trang Thị Mỹ Hạnh

Tham gia các nội dung 1, 2

Báo cáo chuyên đề

6 Trương Thị

Thanh Ngân

Trương Thị Thanh Ngân

Tham gia nội dung

3

Báo cáo chuyên đề

- Lý do thay đổi ( nếu có):

- Lý do thay đổi (nếu có):

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

1 Nội dung: Nghiên cứu ảnh hưởng

của ánh sáng đèn Led đến quá

trình vi nhân giống cây ba kích

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Thực tế đạt được

1 Nội dung 1: Nghiên cứu tạo

chồi cây ba kích 12/2021-3/2022 12/2021-3/2022 Trịnh Thị Hương Ngô Thị Kim Anh

Nguyễn Thị Nam Phương Trang Thị Mỹ Hạnh

2 Nội dung 2: Nghiên cứu ra

rễ tạo cây con hoàn chỉnh 4/2022-6/2022 4/2022-6/2022 Trịnh Thị Hương Ngô Thị Kim Anh

Nguyễn Thị Nam Phương Trang Thị Mỹ Hạnh

3 Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh

hưởng của tỷ lệ ánh sáng

đến sự sinh trưởng của cây

ba kích nuôi cấy in vitro

9/2022 7/2022-9/2022 Trịnh Thị Hương Ngô Thị Kim Anh

7/2022-Trương Thị Thanh Ngân

Tô Thị Tường Vi

4 Nội dung 4: Đánh giá khả

năng sống sót của cây con

trồng khi trồng ở vườn ươm

9/2022

7/2022-10/2022

9/2022-Trịnh Thị Hương Ngô Thị Kim Anh

Lê Thị Thuý

- Lý do thay đổi (nếu có):

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA NHIỆM VỤ

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

Quy trình ổn định, hệ số nhân nhanh cao, tạo được cây con đồng nhất, có chất lượng, tỷ lệ sống của cây con > 90%

Thực phẩm

2

- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:

Theo kế hoạch Thực tế đạt

được

- Lý do thay đổi (nếu có):

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp:

Số

TT Tên sản phẩm đăng ký

Kết quả Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

2 Đánh giá về hiệu quả do nhiệm vụ mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ

so với khu vực và thế giới…)

Kết quả đạt được của đề tài cho thấy vai trò ứng dụng của công nghệ ánh sáng LED trong lĩnh vực giống cây trồng, đặc biệt là những loài cây dược liệu có giá trị Việc ứng dụng ánh sáng LED không chỉ giúp giảm chi phí tiêu thụ điện năng mà còn tạo ra cây trồng có chất lượng thông qua việc cung cấp quang phổ ánh sáng phù hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do nhiệm vụ tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

Ba kích là một loài cây dược liệu quý, nên tình trạng khai thác loài cây này trong tự nhiên đã vượt mức cho phép Hiện nay, nhân giống cây ba kích truyền thống thực hiện bằng cách ươm hom hoặc gieo hạt Phương pháp này gặp nhiều hạn chế như phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, tỷ lệ nảy mầm của hạt còn thấp, cây con dễ bị sâu bệnh, không đồng nhất về di truyền,….Ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô kết hợp với sử dụng công nghệ đèn LED góp phần vào việc tạo ra cây giống ổn định, đồng nhất có thể cung cấp với số lượng lớn cho các vùng trồng dược liệu ở quy mô lớn, từ đó góp phần gia tăng quần thể cây ba kích được nuôi trồng, góp phần giảm tình trạng khai thác cây ba

kích trong tự nhiên, giúp bảo tồn loài cây này và duy trì đa dạng sinh học, đồng thời đưa các sản phẩm từ cây ba kích trở nên phổ biến rộng rãi hơn đối với người sử dụng

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của nhiệm vụ:

Số

TT Nội dung

Thời gian thực hiện

Ghi chú

(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)

Lần 1:

Nội dung 1: Nghiên cứu tạo chồi cây

ba kích

- Công việc 1: Ảnh hưởng của BA lên

khả năng tạo chồi từ mẫu đốt thân in

vitro của cây ba kích

- Công việc 2: KIN lên khả năng tạo

chồi từ mẫu đốt thân in vitro của cây

ba kích

Nội dung 2: Nghiên cứu ra rễ tạo cây

con hoàn chỉnh

- Công việc 1: Ảnh hưởng của NAA

lên khả năng ra rễ từ mẫu chồi in

vitro

- Công việc 2: Ảnh hưởng của IBA

lên khả năng ra rễ từ mẫu chồi in

vitro

Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng

của tỷ lệ ánh sáng đến sự sinh trưởng

của cây ba kích nuôi cấy in vitro và

khả năng sống sót của cây con trồng

khi trồng ở vườn ươm

- Công việc 1: Ảnh hưởng của tỷ lệ

ánh sáng đến khả năng tạo chồi từ

mẫu đốt thân in vitro của cây ba kích

- Công việc 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ

Nội dung 2:

- Công việc 1:

- Đã xác định được rằng bổ sung NAA không thích hợp

để tạo rễ

- Công việc 2:

Đã xác định được nồng độ IBA thích hợp là 0,5 mg/L

Nội dung 3:

- Công việc 1:

Đã xác định được tỷ lệ ánh sáng thích hợp là 60% LED

đỏ + 40% LED xanh

- Công việc 2: Đã xác định được tỷ lệ ánh sáng thích hợp

là 40% LED đỏ + 60% LED xanh

- Tỷ lệ sống sót của cây con khi chuyển ra vườn ươm là > 90%

II Báo cáo giám định

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về cây ba kích 1

Phân loại 1

1.1.1 Phân bố địa lý 2

1.1.2 Đặc điểm hình thái 2

1.1.3 Đặc điểm sinh thái học 2

1.1.4 Tác dụng dược lý và công dụng của ba kích 3

1.1.5 Thành phần hóa học của ba kích 4

1.1.6 Các nghiên cứu về cây ba kích 5

1.1.7 Thực trạng trồng cây ba kích tại Việt Nam 8

1.2 Giới thiệu về ánh sáng đơn sắc LED 9

1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng ánh sáng đèn LED trong nuôi cấy in vitro 12

1.2.2 Vai trò của nguồn chiếu sáng đến sự phát triển của cây giống in vitro 10

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 16

2.1 Vật liệu 16

2.1.1 Nguồn mẫu thực vật 16

2.1.2 Môi trường nuôi cấy 16

2.1.3 Điều kiện nuôi cấy 16

2.2 Phương pháp 17

2.2.1 Thiết lập hệ thống chiếu sáng đèn LED tự động 17

2.2.2 Bố trí thí nghiệm 20

2.2.3 Xử lý thống kê 23

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24

3.1 Kết quả giai đoạn nhân nhanh chồi từ mẫu đốt thân cây ba kích 24

3.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi từ đốt thân cây ba kích 24

3.1.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của KIN đến khả năng nhân nhanh chồi từ

đốt thân cây ba kích 26

3.1.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ ánh sáng đèn LED đến khả năng nhân nhanh chồi từ đốt thân cây ba kích 28

3.2 Kết quả giai đoạn ra rễ và đánh giá khả năng sống sót của cây con ở vườn ươm 30

3.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của auxin (NAA, IBA) lên khả năng tạo rễ của chồi cây ba kích 30

3.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ ánh sáng đèn LED đến khả năng ra rễ của chồi cây ba kích 33

Kết luận 38

Kiến nghị 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

Tài liệu tiếng việt 40

Tài liệu tiếng anh 42

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MS : Môi trường Murashige và Skoog

LED : Light Emitting Diode

CĐHSTTV : Chất điều hòa sinh trưởng thực vật

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các tỷ lệ đèn LED được thiết lập trong nghiên cứu 17

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của BA lên khả năng nhân nhanh chồi từ đoạn thân cây ba

kích sau 4 tuần nuôi cấy 25

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của KIN lên khả năng nhân nhanh chồi từ đoạn thân cây ba

kích sau 4 tuần nuôi cấy 27

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ ánh sáng đèn LED lên khả năng nhân nhanh chồi từ

đoạn thân cây ba kích sau 6 tuần nuôi cấy 28

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của NAA và IBA đến khả năng ra rễ của chồi cây ba kích sau

6 tuần nuôi cấy 31

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của của tỷ lệ ánh sáng đèn LED đến khả năng ra rễ của chồi

cây ba kích sau 6 tuần nuôi cấy 34

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Củ ba kích tím và củ ba kích trắng 1

Hình 1.2 Cây ba kích (Nguồn: http://agarwood.org.vn) 2

Hình 2.1 Nguồn mẫu thực vật nuôi cấy ban đầu 16

Hình 2.2 Sơ đồ bảng thiết kế hệ thống đèn LED 19

Hình 2.3 Hệ thống đèn LED 19

Hình 2.4 Bước sóng của hệ thống đèn LED 20

Hình 3.1 Ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi từ mẫu đốt thân sau 4 tuần nuôi cấy 26

Hình 3.2 Ảnh hưởng của KIN lên khả năng nhân nhanh chồi từ đốt thân cây ba kích sau 4 tuần nuôi cấy 27

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ ánh sáng đèn LED lên khả năng nhân nhanh chồi từ đoạn thân cây ba kích sau 6 tuần nuôi cấy 29

Hình 3.4 Ảnh hưởng của IBA và NAA lên khả năng ra rễ của chồi ba kích 32

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ ánh sáng đèn LED lên khả năng ra rễ của chồi ba kích sau 6 tuần nuôi cấy 35

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về cây ba kích

1.1.1 Phân loại

Ngành : Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp : Ngọc lan (Magnoliopsida) Phân lớp : Hoa môi (Lamiidae)

Bộ : Long đởm (Gentianales)

Họ : Cà phê (Rubiaceae) Chi : Nhàu (Morinda)

Loài : Morinda officinalis How

Tên khoa học : Morinda officinalis How

Tên thường gọi: Ba kích Tên gọi khác: Dây ruột gà, ba kích (thiên), liên châu ba kích, chẩu phóng

xì (Hải Ninh), sáy cáy (Thái), thao tẩy cáy (Tày) (Đỗ Tất Lợi, 2004)

Có hai loại ba kích trong tự nhiên (Hình 1.1):

Ba kích tím: Củ có màu vàng sậm, phần thịt bên trong có màu hanh tím Khi ngâm rượu làm cho màu rượu chuyển thành màu tím sậm

Ba kích trắng: Củ có màu vàng nhạt, phần thịt bên trong màu trắng trong, không

có sắc tím Khi ngâm rượu, rượu chuyển màu tím nhạt

Người sử dụng thường ưa chuộng ba kích tím hơn vì có hoạt tính dược lý cao hơn,

dễ trồng và thu hoạch cho năng suất cao hơn (Tạ Văn Vạn, 2015)

Hình 1.1 Củ ba kích tím và củ ba kích trắng

(Nguồn: https://trithuc.itrithuc.vn/cay-tri-thuc/thuc-vat/cay-ba-kich-medicinal-indian

mulberry.html)

1.1.2 Phân bố địa lý

Ở Việt Nam, ba kích mọc hoang, phân bố nhiều ở vùng đồi núi thấp của miền núi

và trung du ở các tỉnh phía Bắc: Quảng Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Cao Bằng, Lạng Sơn, Yên Bái, Hà Giang, Hà Tây, Hòa Bình,

1.1.3 Đặc điểm hình thái

Cây ba kích thuộc loại cây thân thảo, sống lâu năm, leo bằng thân quấn giống như sắn dây Ngọn non có màu tím có nhiều lông tơ nhỏ phía trên lá, mặt phía sau lá nhẵn Cành ba kích non có cạnh Lá mọc đối nhau, hình mác hoặc hình bầu dục, thuôn nhọn, cứng dài từ 6 - 14 cm và có chiều rộng từ 2,5 - 6,0 cm Khi non mầm ba kích có màu xanh lục, nhiều lông tơ ở mặt dưới, khi già thì có màu trắng giống như mốc và ít lông Lá kèm mỏng ôm sát với thân Hoa nhỏ lúc non màu trắng sau đó chuyển sang màu vàng nhạt, thường tập trung ở tán đầu cành dài từ 0,3 - 1,5 cm, có hình chén hoặc hình ống, gồm những lá đài nhỏ hình tam giác phát triển không đều nhau Mùa hoa ba kích từ tháng 5 đến tháng 6 Quả có hình cầu, rời hoặc dính với nhau, khi chín có màu

đỏ, có đài tồn tại ở đỉnh, mùa quả từ tháng 7 đến tháng 10 Hạt nhỏ, màu vàng nhạt, vỏ hạt nhám Rễ ba kích dùng làm thuốc thường khô, được cắt thành từng đoạn ngắn, dài trên 5 cm, đường kính khoảng 5 mm, có nhiều chỗ đứt để lộ ra lõi nhỏ bên trong Vỏ ngoài màu nâu nhạt hoặc hồng nhạt, có vân dọc Bên trong là thịt màu hồng hoặc tím,

vị hơi ngọt (Lê Đình Sáng, 2010)

Hình 1.2 Cây ba kích (Nguồn: http://agarwood.org.vn)

1.1.4 Đặc điểm sinh thái học

Trong tự nhiên cây ba kích sinh trưởng, phát triển tốt ở những vùng có đặc trưng khí hậu nhiệt đới, một năm có hai mùa rõ rệt (mùa mưa và mùa khô) Nhiệt độ không

khí trong mùa khô từ 8 - 24oC, mùa nóng từ 28 - 35oC Độ ẩm không khí trung bình cả năm trên 80% và tổng lượng mưa cả năm đạt 1.100 – 2.000 mm

Ba kích là loại cây ưa bóng, mọc tốt ở các vùng đất khác nhau kể cả nơi đất nghèo dinh dưỡng, vùng có độ tán che thấp 30 - 50% Thích hợp nhất là vùng trung du miền núi có độ cao khoảng 300 - 400 m so với mặt nước biển

Ba kích thích hợp trồng trên đất ẩm mát và thoát nước tốt, thành phần cơ giới trung bình (cát pha đến thịt), tầng đất dày trên 1 m, nhiều mùn, tơi xốp; không trồng ở nơi ngập úng

1.1.5 Tác dụng dược lý và công dụng của ba kích

Ba kích có tác dụng tăng sức dẻo dai, với phương pháp cho chuột bơi sử dụng ba kích với liều 5 đến 10 g/kg dùng liên tiếp 7 ngày thấy có tác dụng tăng sức dẻo dai cho vật thí nghiệm Ngoài ra, còn giúp tăng sức đề kháng bằng cách dùng phương pháp gây nhiễm độc cấp bằng ammoni clorua trên chuột nhắt trắng, với liều 15 g/kg ba kích có tác dụng tăng cường sức đề kháng chung của cơ thể đối với các yếu tố độc hại Ba kích còn có công dụng chống viêm, dựa trên mô hình gây viêm thực nghiệm ở chuột cống trắng bằng kaolin với liều lượng 5 đến 10 g/kg ba kích có tác dụng chống viêm rõ rệt Đối với hệ thống nội tiết được thí nghiệm trên chuột lớn và chuột nhắt cho thấy, ba kích không có tác dụng kiểu androgen nhưng có thể có khả năng tăng cường hiệu lực của androgen hoặc tăng cường quá trình chế tiết hormon androgen Nước sắc ba kích có tác dụng làm tăng co bóp của chuột và hạ huyết áp Rễ ba kích ngâm rượu có tác dụng giảm huyết áp, tác dụng nhanh đối với các tuyến cơ năng, tăng cường máu não, giúp ngủ ngon (Đỗ Tất Lợi, 2004)

Công dụng dân gian thường dùng ba kích làm thuốc bổ, tăng lực Đối với nam giới

có hoạt động sinh dục yếu, dịch chiết ba kích có tác dụng làm tăng khả năng giao hợp, không làm tăng đòi hỏi tình dục, nhưng có tác dụng tăng cường sức dẻo dai và không thấy có tác dụng giống androgen trên lâm sàng

Ba kích có vị cay ngọt, tính hơi ôn Có tác dụng ôn thận trợ dương, mạnh gân cốt, khử phong thấp Dùng chữa dương ủy, phong thấp cước khí, gân cốt yếu, mềm, lưng gối mỏi đau Trong dân gian, ba kích là một vị thuốc bổ trí não và tinh khí, dùng trong các bệnh liệt dương, xuất tinh sớm, di mộng tinh, phụ nữ kinh nguyệt không đều Còn dùng chữa bệnh phong thấp, mạnh gân cốt Đối với nam giới, tuy không làm tăng đòi hỏi tình dục, nhưng ba kích có tác dụng tăng cường sức dẻo dai, không thấy có tác dụng giống

androgen trên lâm sàng Ba kích không làm thay đổi tinh dịch đồ nhưng trên thực tế có tác dụng hỗ trợ và cải thiện hoạt động sinh dục cũng như điều trị vô sinh cho những nam giới có trạng thái vô sinh tương đối nhẹ và suy nhược thể lực Còn các trường hợp tinh dịch ít, tinh trùng chết nhiều, không có tinh trùng, không xuất tinh khi giao hợp, sử dụng

ba kích chưa thấy kết quả (Đỗ Tất Lợi, 2004)

Đối với người cao tuổi, những người thường có biểu hiện mệt mỏi, kém ăn, ít ngủ, người gầy yếu mà không thấy có những yếu tố bệnh lý gây nên, một số trường hợp có đau mỏi các khớp, ba kích có tác dụng tăng lực rõ rệt thể hiện qua những cảm giác chủ quan như đỡ mệt mỏi, ngủ ngon, ăn ngon và những dấu hiệu khách quan như tăng cân, tăng cơ lực Còn đối với những người đau mỏi các khớp, sau khi dùng ba kích dài ngày các triệu chứng đau mỏi giảm rõ rệt (Đỗ Tất Lợi, 2004)

Trong Đông y, ba kích thường được phối hợp với các vị thuốc khác để ngâm rượu hoặc sắc uống tùy bệnh mà thầy thuốc sẽ bắt mạch và kê đơn cho phù hợp Kiêng kỵ đối với bệnh nhân âm hư hỏa vượng, đại tiện táo bón không nên dùng ba kích (Đỗ Tất Lợi, 2004)

1.1.6 Thành phần hóa học của ba kích

Các công bố của Viện dược liệu (2004); Yoshikawa và cộng sự (1995) đã xác định trong rễ ba kích chứa các anthraglucosid/anthraquinon (tectoquinon, rubiadin, alizarin-1-methyl ether, ), các iridoid glucosid (asperulosid, monotropien, morindolid, morofficinalosid, ), các sterol, lacton, các chất vô cơ (K, Na, Mg, Al, Fe, P, ) Ngoài

ra, trong dược liệu ba kích chứa nhiều đường (nystose), nhựa, acid hữu cơ, ít tinh dầu

và mẫu tươi có chứa nhiều vitamin C

Zhang và cộng sự (2013) đã tìm ra một số dược liệu quý từ cây ba kích: anthranoid, physcion, rubiadin, daucosterol và cũng đã xác định các thành phần hoá học của cây ba kích gồm 17 hợp chất (physcion; 1 – hydroxy – 2 – methylanthraquinone; 2 – hydroxy – 1 – methoxyanthraquinone; rubiadin; rubiadin 1 – methylether; 1,3 – dihydroxy – 2 – methoxyanthraquinone; 3 – hydroxy – 2 – methylanthraquinone; digiferruginol; 1,2 – dimethoxy – 3 – hydroxyanthraquinone; 1,3 – dihydroxy – 2 – hydroxymethyl – anthraquinone; lucidin ω – ethyl ether; anthraquinone – 2 – carboxylic acid; 7 – hydroxy – 6 – methoxy – coumarin; axit fumaric; stigmasterol; daucosterol; β – sitosterol) Yong và cộng sự (2015) đã phân lập 11 hợp chất trong rễ cây ba kích bao gồm: fumaric acid (1), 3E-sitosterol (2), sucrose (3), glucose (4), 7-hydroxy-6-

methoxycoumarin (5), palmitic acid (6) , và các chất thuộc nhóm anthraquinones ((physcion (7), 1-hydroxy-2-methylanthraquinone (8), 2-Hydroxy-1-methoxyanthraquinone (9), Rubiadin (10), Rubiadin-1-methyl Ether (11))

Choi và cộng sự (2005), Li và cộng sự (2016) cũng báo cáo rằng, iridoid glycosid, anthraquinon, polysaccharid, và oligosaccharid là những thành phần hoạt tính sinh học

chính của M officinalis

Wang và cộng sự (2020) so sánh sự khác biệt trong các hợp chất hóa học có trong

chiết xuất từ rễ của M officinalis và M citrifolia Kết quả cho thấy, có 26 anthraquinon,

15 triterpenes và 8 iridoid glycoside được xác định trong chiết xuất từ rễ của M officinalis; 30 anthraquinones, 1 triterpene và 8 iridoid glycoside trong chiết xuất từ rễ của M citrifolia

1.1.7 Các nghiên cứu về cây ba kích

Nghiên cứu trong nước

Võ Châu Tuấn và Huỳnh Minh Tư (2010) tiến hành nghiên cứu nhân giống in vitro cây ba kích, kết quả đã chỉ ra rằng hệ số nhân chồi in vitro cao nhất cây ba kích đạt được

ở môi trường MS có bổ sung 3,5 mg/L BA + 0,2 mg/L IBA (với 15,00 chồi/mẫu cấy),

sự hình thành rễ tốt nhất là ở môi trường MS bổ sung 0,2 - 0,25 mg/L IBA, cây ba kích

in vitro đưa ra nhà lưới đạt 97,9 % cây sống và thích nghi với điều kiện tự nhiên

Trong một nghiên cứu khác, Hoàng Thị Thế và cộng sự (2013) cũng đã tiến hành nghiên cứu vi nhân giống cây ba kích Kết quả cho thấy môi trường cảm ứng tạo chồi là môi trường MS có bổ sung 1 mg/L BA kết hợp 0,25 mg/L KIN, hệ số nhân chồi đạt cao nhất trên môi trường MS bổ sung 3,0 mg/L BA + 0,2 mg/L IBA + 10,0 mg/L riboflavin

và môi trường thích hợp để cảm ứng tạo rễ cho chồi in vitro là ½MS + 0,2 mg/L IBA +

Hoàng Đăng Hiếu và cộng sự (2016) đã sử dụng chỉ thị ISSR trong việc đánh giá

đa dạng di truyền ở quần thể ba kích tại Quảng Ninh Kết quả chỉ ra rằng, trong quần thể ba kích tự nhiên nghiên cứu có sự đa dạng lớn ở mức độ phân tử 39 mẫu ba kích nghiên cứu được chia thành 2 nhóm lớn với hệ số tương đồng di truyền dao động trong

khoảng 0,31 đến 0,88 Hệ số sai khác di truyền

Nguyễn Thị Hiền và cộng sự (2017) đã tiến hành trồng thử nghiệm cây ba kích

nuôi cấy in vitro tại Trà Lĩnh (Cao Bằng) và Sông Hinh (Phú Yên), kết quả cho thấy cây

trồng tại hai vùng đều sinh trưởng tốt, tỷ lệ cây sống cao (tương ứng đạt 77,5% và 80,5%); năng suất rễ củ tươi trung bình đạt từ 2,7-2,9 kg/cây Đánh giá thành phần các hoạt chất trong rễ củ ba kích trồng tại 2 địa điểm nghiên cứu cho thấy các mẫu đều có hàm lượng nytose khá cao (lần lượt đạt 4,69% và 5,90% với mẫu thu tại Cao Bằng và Phú Yên), nhưng hàm lượng tectoquinon và rubiadin đều rất thấp (10,33 ppm tectoquinon trong mẫu ba kích trồng ở Cao Bằng và 42,8 ppm rubiadin trong mẫu ba kích trồng ở Phú Yên) hoặc không phát hiện (rubiadin trong mẫu củ ba kích Cao Bằng

và tectoquinon trong mẫu củ ba kích Phú Yên) Kết quả bước đầu cho thấy giống ba

kích nuôi cấy in vitro hoàn toàn có thể nhân trồng ở những vùng địa lý có điều kiện

tương tự với vùng phân bố của Ba kích

Bùi Quốc Thái (2016) nghiên cứu chiết xuất, phân lập, tinh chế và xác định được

hàm lượng monotropein trong rễ ba kích bằng phương pháp HPLC Kết quả thu được

125 mg monotropein đạt hàm lượng 98,76% đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu thiết lập chất chuẩn

Vũ Thị Ánh và cộng sự (2017) đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình phân tích anthraquinone tổng số trong một số loài dược liệu bằng phương pháp đo quang Kết quả chỉ ra rằng, hàm lượng anthraquinone tổng số trong ba kích đạt 0,32% với RSD là 2,81% Các thông số nghiên cứu đều phù hợp với TCVN 6910:2001 về độ chính xác của phương pháp và kết quả đo

Nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu của tác giả Hong và cộng sự (2000) đã báo cáo rằng, hệ số nhân chồi cây ba kích đạt được cao nhất ở môi trường có bổ sung 1 mg/L BA với tỷ lệ mẫu đốt

thân tạo chồi đạt 97,5%, và môi trường tạo rễ ba kích in vitro tốt nhất là MS bổ sung 0,2

– 0,5 mg/L NAA với tỷ lệ mẫu ra rễ đạt trên 80%

Trong một nghiên cứu khác Chen và cộng sự (2013) lại báo cáo rằng, môi trường cảm ứng tạo chồi là môi trường MS bổ sung 1 mg/L BA kết hợp với 0,05 - 0,2 mg/L

IBA và môi trường tạo rễ từ chồi ba kích in vitro tối ưu là môi trường ½ MS kết hợp với

0,4 - 0,8 mg/L IBA Tương tự, Huang và cộng sự (2007) cũng đã đưa ra kết quả môi trường tạo rễ từ chồi tối ưu là môi trường ½ MS kết hợp với 0,4 - 0,8 mg/L IBA và tỷ lệ

tạo rễ là 100%

Wu và Wu (2013) nghiên cứu phân lập và định tính anthranoid trên các mẫu ba kích Trung Quốc bằng phương pháp HPLC Nghiên cứu này đã phân lập được 5 anthranoid gồm:

Zhou và Chang (2014) nghiên cứu xác định hàm lượng 7 hoạt chất oligosaccharide Kết quả phân tách 6 inulin – type oligosaccharide và cho kết quả 6 loại oligosaccharide (DP3 – DP9): DP3:1,77 % - 10,94 %, DP4: 5,07 % - 32,31 %, DP5: 7,54 % - 35,53 %, DP6:9,37 % - 41,09 %, DP7: 9,36 % - 36,36 %, DP8: 12,74 % - 48,75 %, DP9: 5,34 %

- 21,72 %

Zhu và cộng sự (2009) tiến hành phân tích HPLC cho thấy polysaccharide chiết

xuất từ M officinalis (MOP) chủ yếu bao gồm glucose và fructose với tỷ lệ mol 1,29:

2,71 Trên cơ sở phân tích các thành phần hóa học, hoạt tính chống oxy hóa của MOP

đã được đánh giá Kết quả thu được cho thấy việc bổ sung MOP dẫn đến tăng hoạt động của enzym chống oxy hóa, và giảm mức MDA ở chuột

Năm 2019, Zhu và cộng sự báo cáo rằng, MOP bao gồm sáu loại monosaccharide:

glucose, lactose, xylose, maltose, fructose và sucrose, và tỷ lệ mol của những loại này lần lượt là 7,63, 1,23, 0,95, 0,87, 0,72 và 0,64 Điều này cho thấy rằng glucose là monosaccharide chiếm ưu thế trong MOP Sử dụng 100 mg/kg MOP trong dạ dày của chuột bị giãn tĩnh mạch thừng tinh trái ngay sau khi phẫu thuật đã cải thiện đáng kể các thông số tinh trùng của mào tinh hoàn hai bên và ức chế quá trình chết của tế bào mầm Olatunde và cộng sự (2018) đã mô tả ngắn gọn về đặc điểm thực vật, phân loại thực vật, lịch sử phát triển dược liệu và tiến trình của các thành phần và hoạt động sinh

học của M officinalis Báo cáo cho thấy M officinalis chứa glycoside, anthraquinones,

polysaccharides, monosaccharides và oligosaccharides, các axit hữu cơ là các nhóm hợp chất dồi dào, có vai trò quan trọng trong các hoạt động điều trị như chống oxy hóa, chống đau bụng, giảm đau, chống loãng xương, chống ung thư, chống trầm cảm, chống nhiễm trùng, kháng khuẩn, hoạt động lợi ích, chống độc và chống HIV

1.1.8 Thực trạng trồng cây ba kích tại Việt Nam

Ba kích là loại thảo dược quý chỉ phân bố rải rác tại một số tỉnh phía bắc Vì quý hiếm nên chúng bị khai thác cạn kiệt Bên cạnh đó những dự án trồng rừng đã làm cho

ba kích cũng như các loại động thực vật khác không còn điều kiện tự nhiên thích hợp để phát triển Ba kích có thể trồng bằng hạt và bằng hom thân Trong sản xuất chủ yếu trồng bằng cây giống gieo ươm từ hạt, chỉ khi thiếu giống, tận dụng giống mới trồng bằng hom thân

Tại Quảng Ninh, vùng trồng ba kích lớn nhất của Việt Nam nay còn rất ít nơi thuộc các huyện vùng sâu, vùng xa, vùng hải đảo, mới có ba kích nguyên sinh, đây là loại ba kích cực tốt có giá trị dược liệu cao nhưng sản lượng rất hạn chế

Hiện nay, cây ba kích đang được chú trọng đầu tư phát triển và trở thành cây xóa đói giảm nghèo tại một số vùng trên cả nước Điển hình như tại huyện Ba Chẽ, Quảng Ninh mô hình trồng cây ba kích tím trên địa bàn huyện Ba Chẽ không những mang lại hiệu quả kinh tế mà còn tạo điều kiện cho các hộ nông dân nắm vững những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất, giúp nông dân đổi mới tư duy, suy nghĩ trong cách làm kinh tế bền vững từ rừng và đất rừng Loại cây này cũng được người Cơ Tu ở Quảng Nam tìm ra cách di thực và nhân giống trong vườn nhà như một loại cây trồng có giá trị kinh tế cao, giúp bảo tồn nguồn gen ba kích trước nạn săn lùng diễn ra ngay sau khi chúng được tìm thấy tại địa phương

Cây ba kích là loài có giá trị kinh tế rất cao, hiện nay do việc khai thác quá mức

dẫn đến trữ lượng của loài cây này giảm đi rõ rệt, và để bắt gặp ba kích trong tự nhiên

là rất hiếm, chính vì vậy cần phải có biện pháp duy trì nhằm bảo tồn nguồn gen quý này,

do cây ba kích là một loài cây có trong sách đỏ danh lục các loài cây cần lưu giữ và bảo tồn

1.2 Tổng quan về ánh sáng đơn sắc (LED)

1.2.1 Giới thiệu về đèn LED

Đèn LED (Light-Emitting diode) được cấu tạo từ hai khối bán dẫn Một khối chứa các điện tử điện tích âm (n-type) và khối còn lại mang điện tích dương (p-type) Henry Josef Round là người báo cáo đầu tiên về đèn LED vào năm 1907 Tuy nhiên, nghiên cứu của Round đã bị lãng quên trong nhiều thập kỷ cho đến khi chúng được cải tiến và ứng dụng lần đầu tiên bởi Nick Holonyak vào năm 1962 Loại đèn LED này đã được thương mại hóa trong những năm thập niên 60 của thế kỷ XX Công nghệ chế tạo đèn LED thật sự bùng nổ trong những năm thập niên 70 của thế kỷ XX Các xu thế hướng tới nhiều ứng dụng thực tế (như máy tính, đồng hồ kỹ thuật số và các máy kiểm tra thiết bị) cũng bắt đầu phát triển Các kỹ thuật chế tạo vật liệu ngày càng được cải tiến, cường độ ánh sáng phát ra càng gia tăng và đèn LED được sử dụng cho mục đích thắp sáng Trong những năm 1980, một loại vật liệu mới ra đời, GaAlAs (gallium aluminum arsenide) đã được phát triển Công nghệ GaAlAs tạo đèn LED cung cấp hiệu suất cao hơn trước đây, điện năng yêu cầu rất thấp vì vậy có thể tiết kiệm được lượng điện năng tiêu thụ Đèn LED có thể dùng cho các bảng hiệu hay thông báo vì dễ dàng thiết kế được mạch điện và ghép lại với các hình dạng bất kỳ từ chúng Ngoài ra, đèn LED đã được ứng dụng trong thiết kế mã vạch, máy quét, hệ thống cáp quang truyền dữ liệu và trang thiết bị trong y tế Trong giai đoạn này, sự cải thiện chất liệu tinh thể bao bên ngoài cho phép đèn LED phát ra ánh sáng màu vàng, xanh lá cây, da cam…và thay đổi các thông số của khung dẫn để nâng cao độ sáng hiệu quả nhưng các cấu trúc cơ bản của vật liệu bán dẫn vẫn không thay đổi Diode laser phát ra ánh sáng trong vùng quang phổ nhìn thấy đã được thương mại hóa ở những năm cuối của thập kỷ 80 Các nhà thiết

kế đã sử dụng kỹ thuật tương tự sản xuất đèn LED có độ bền và cường độ ánh sáng cao Tuy nhiên, trong thời gian này, đèn LED phát ra ánh sáng xanh dương vẫn chưa được tạo ra Mãi đến năm 1993, Shuji Nakamura thuộc công ty hóa chất Nichia Nhật Bản lần đầu tiên giới thiệu đèn LED phát ra ánh sáng xanh Với phát minh trên, ông cùng với hai nhà khoa học khác là Isamu Akasaki và Hiroshi Amano đã đoạt giải thưởng Nobel

vật lý năm 2014 Công nghệ chế tạo đèn LED xanh dương gặp rất nhiều khó khăn trong nâng cao dòng photon phát ra và chúng tương đối nhạy cảm với mắt người

Khi so sánh tuổi thọ đèn sợi đốt (1.000 giờ), đèn huỳnh quang (8.000 giờ), đèn LED có tuổi thọ dài rất đáng kể lên đến 100.000 giờ Ngoài tuổi thọ dài, đèn LED còn

có nhiều ưu điểm hơn các nguồn chiếu sáng thông thường như kích thước nhỏ, phát ra bước sóng cụ thể, phát nhiệt thấp, điều chỉnh được cường độ ánh sáng và chất lượng chiếu sáng, tiêu thụ điện năng thấp,… Với những lợi thế trên, đèn LED ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn trong nông nghiệp, hỗ trợ tăng trưởng thực vật trong môi trường

có kiểm soát như phòng nuôi cấy mô và buồng sinh trưởng (Growth chamber) Sử dụng cấu trúc bán dẫn phát quang có thể tiết kiệm điện năng đến 11% và giảm lượng khí thải CO2 từ 261 - 348 triệu tấn vào năm 2020 (Tsao, 2004) Nuôi cấy mô và các ngành công nghiệp nhân giống từ lâu đã được sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo cho sản xuất Những nguồn ánh sáng bao gồm: huỳnh quang (TFL), đèn sodium cao áp (HPS), kim loại bóng đèn halogen (MHL) và đèn sợi đốt v.v… Trong số đó, TFL đã được phổ biến nhất trong ngành công nghiệp phòng nuôi cấy mô Tuy nhiên, việc sử dụng của TFL tiêu thụ 65% tổng số điện trong một phòng thí nghiệm nuôi cấy mô, đó là chi phí cao nhất Kết quả

là các ngành công nghiệp liên tục tìm kiếm các nguồn ánh sáng hiệu quả hơn Sự phát triển của LED là một nguồn ánh sáng đầy hứa hẹn cho sự phát triển của thực vật trong môi trường được kiểm soát Đèn LED có thể kiểm soát được bức xạ phát ra và khắc phục được hầu hết những nhược điểm của một nguồn sáng thông thường nên là nguồn sáng đầy hứa hẹn để thay thế những thiết bị chiếu sáng truyền thống hiện nay trong nuôi cấy thực vật Ngoài đặc tính phát ra vùng quang phổ hẹp, ưu điểm chính của việc sử dụng đèn LED là có thể chọn lựa bước sóng phát ra phù hợp với đỉnh hấp thu của các chất thụ quan Từ đó, có thể nghiên cứu được đáp ứng của thực vật với từng vùng quang phổ Ánh sáng xanh dương (440 nm) là đỉnh hấp thụ của crytochrome và carotenoid, vùng ánh sáng đỏ (640 nm) là đỉnh hấp thụ của phytochrome và chlorophyll Hơn nữa, nguồn sáng này có khả năng điều chỉnh được cường độ chiếu sáng, cùng với việc điều chỉnh nồng độ CO2, độ ẩm tương đối, nhiệt độ có thể tối ưu hóa sinh trưởng phát triển của cây trồng trong nhà kính cũng như trong nuôi cấy mô (Pinho và cộng sự, 2004)

1.2.2 Vai trò của nguồn chiếu sáng đến sự phát triển của cây giống in vitro

Ánh sáng có vai trò đặc biệt quan trọng cho sự phát triển của cây trồng Thông qua quá trình quang hợp, thực vật hấp thụ ánh sáng và sử dụng nó để chuyển đổi nước và

CO2 thành glucose, sau này được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng cho các quá trình sinh trưởng của cây trồng

Kỹ thuật nuôi cấy in vitro là một trong những phương pháp hiệu quả để sản xuất

những cây giống sạch bệnh trong nông, lâm nghiệp Tuy nhiên, lượng cây non bị chết

khi chuyển từ điều kiện in vitro ra ex vitro thường rất cao, chiếm khoảng 10 - 40% Cải

thiện chất lượng cây giống để nâng cao khả năng sống sót ngoài vườn ươm là vấn đề được đặt ra cho các nhà sản xuất giống cây trồng hiện nay Cho đến nay, đèn huỳnh quang là nguồn chiếu sáng được sử dụng phổ biến trong nhân giống thực vật Ánh sáng huỳnh quang là sự phối trộn của nhiều vùng quang phổ có bước sóng từ 320 nm đến 800

nm, trong đó có những vùng bước sóng ngắn không có lợi cho sự sinh trưởng của thực vật Vì vậy, việc phát triển hệ thống chiếu sáng mới đang được quan tâm trong vi nhân giống thực vật Trong đó, nguồn chiếu sáng đơn sắc (LED - Light emitting diodes) đang rất được chú trọng So với đèn huỳnh quang thì đèn LED có nhiều ưu điểm vượt trội như: kích thước và thể tích nhỏ, tuổi thọ cao và vùng quang phổ được kiểm soát Với những ưu điểm trên, đèn LED có thể được sử dụng thay thế dần cho đèn huỳnh quang như nguồn chiếu sáng trong vi nhân giống

Trong điều kiện tự nhiên, trung bình một lá cây phản xạ 10% các tia sáng, hấp thu 70% và 20% còn lại truyền lan qua các lớp tế bào lá xuống dưới Trong số 70% ánh sáng hấp thụ, quang hợp chỉ sử dụng 1% (chủ yếu là các tia sáng xanh và đỏ); 49% năng lượng dùng để thoát hơi nước và lá sẽ bức xạ lại 20% Vì vậy có thể nhận thấy bước sóng hữu ích cho quang hợp của cây là ánh sáng màu xanh có bước sóng từ (430 – 460 nm) và ánh sáng màu đỏ (630 nm - 720 nm) Thực vật có hai nhóm sắc tố tham gia quang hợp là diệp lục (chlorophyll) và carotenoid Trong đó diệp lục là sắc tố chính đóng vai trò quan trọng nhất trong quang hợp với chức năng hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời, chuyển thành dạng năng lượng kích thích điện tử của phân tử diệp lục Diệp lục có vai trò vận chuyển năng lượng vào trung tâm phản ứng quang hợp Từ phân

tử diệp lục hấp thu ánh sáng đầu tiên cho đến trung tâm phản ứng của quang hợp phải trải qua một hệ thống cấu trúc trong màng thylacoid gồm rất nhiều phân tử diệp lục khác nhau Năng lượng ánh sáng phải truyền qua các phân tử diệp lục để đến được trung tâm phản ứng (P700) Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tại trung tâm phản ứng P700 nhờ quá trình quang phosphoryl hóa để hình thành nên ATP

và NADPH Diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng một cách có chọn lọc, một số vùng

ánh sáng được diệp lục hấp thụ mạnh nhất, một số vùng bị hấp thụ ít hơn, và có vùng thì hầu như không bị hấp thụ Điều này đã tạo nên quang phổ hấp thụ của diệp lục Trong quang phổ hấp thụ của diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp lục hấp thụ mạnh nhất tạo nên hai đỉnh hấp thu cực đại Đó là vùng ánh sáng đỏ với cực đại là 662 nm và vùng ánh sáng xanh tím với cực đại là 430 nm Ánh sáng xanh lá cây không được diệp lục hấp thụ mà phản xạ toàn bộ nên ta thường quan sát thấy lá cây có màu xanh Nhóm sắc

tố carotenoid là nhóm sắc tố có màu vàng, da cam Chúng là các sắc tố vệ tinh của diệp lục Quang phổ hấp thụ của nhóm sắc tố này là ở vùng ánh sáng xanh có bước sóng 451

nm ÷ 481 nm Khả năng hấp thụ ánh sáng của carotenoid là do hệ thống liên kết đơn, đôi quyết định Như vậy việc cho ra đời loại đèn chiếu đúng cường độ sáng cho từng loại cây trồng, và đúng các bước sóng phổ mà cây dùng để quang hợp và việc còn lại của chúng ta là tự điều tiết thời gian chiếu sao cho phù hợp với đặc tính quang chu kỳ của cây, chúng ta sẽ có được một năng suất cây trồng cực cao, không còn bị lệ thuộc quá nhiều vào ánh sáng tự nhiên mang tính mùa vụ nữa, mà chúng ta có thể hoàn toàn điều tiết cho cây theo thời vụ mà mình đã định ra để làm sao tối ưu hóa bài toán kính tế cho nông nghiệp

Chất lượng ánh sáng (chất lượng quang phổ), số lượng photon và thời gian chiếu sáng có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển và phát sinh hình thái của các mô nuôi cấy (Smith, 1982) Ánh sáng là yếu tố quan trọng trong sự sinh trưởng của thực vật: ánh sáng tác động đến quá trình quang hợp, quang phát sinh hình thái (hiện tượng đóng mở khí khổng, ưu thế ngọn, ra hoa,…) và đáp ứng hướng sáng Sự đáp ứng này phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, chất lượng ánh sáng (quang phổ ánh sáng, quang kì, hướng chiếu sáng) và thời gian chiếu sáng (Taiz và Zeiger, 2002) Việc nắm vững tác động của ánh sáng đến quá trình sinh lý thực vật có thể điều khiển đến sự sinh trưởng và phát triển

của cây trồng trong nhà kính cũng như trong điều kiện in vitro Nhiều nghiên cứu cho

thấy ánh sáng có vai trò quan trọng trong việc tạo hình thái cây nuôi cấy mô Trong giai đoạn tạo chồi ban đầu và nhân chồi tiếp theo, cường độ ánh sáng chỉ cần 1000 lux Nhưng trong giai đoạn tạo rễ, cây cần nhiều ánh sáng, cường độ ánh sáng cao từ 3000 -

10000 lux để kích thích cây chuyển từ giai đoạn dị dưỡng sang tự dưỡng (Economos và

Read, 1987)

1.2.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng ánh sáng đèn LED trong nuôi cấy in vitro

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Tanaka và cộng sự (1998) đã chứng minh được sự sinh trưởng của Cymbidium có

thể được cải thiện khi được nuôi cấy bằng phương pháp quang tự dưỡng không bổ sung đường dưới sự chiếu sáng của đèn LED (ánh sáng LED đỏ và ánh sáng LED xanh kết

hợp) Wang và cộng sự (2001) đã chứng minh trong nuôi cấy rễ lông của cây Artemisia annua L cho thấy sinh khối rễ lông và hàm lượng artemisia dưới ánh sáng đỏ cao hơn

17% đến 67% so với dưới ánh sáng trắng Linan và cộng sự (2002) đã nghiên cứu về sự

phát sinh hình thái và sự sinh trưởng của vảy củ Lilium với nguồn chiếu sáng đèn LED

đỏ, LED xanh và LED đỏ kết hợp với LED xanh Trong nghiên cứu của Heo và cộng sự (2006) cũng cho thấy với nguồn chiếu sáng đèn LED, cây nho tăng khả năng sinh trưởng

và tổng hợp carbohydrate

Năm 2012, Huiminli và cộng sự cũng đã nghiên cứu về những tác động của nguồn ánh sáng khác nhau đến tốc độ tăng trưởng và chất lượng của cây cải bắp Trung Quốc

(Brassica campestris L.) Tác động của các nguồn ánh sáng khác nhau (màu xanh, màu

xanh kết hợp với màu đỏ, màu đỏ), đèn huỳnh quang, ánh sáng mặt trời đến sự tăng trưởng và hàm lượng vitamin C, protein hòa tan, sucrose, đường, tinh bột và nồng độ sắc tố của cây bắp cải Kết quả cho thấy khối lượng khô của chồi, khối lượng tươi, khối lượng khô của rễ và hàm lượng tinh bột đạt cao nhất ở cây con trồng dưới ánh sáng đèn LED màu đỏ Hàm lượng chlorophyll và vitamin C cao nhất là dưới đèn LED màu xanh Đèn LED màu xanh kết hợp với màu đỏ hỗ trợ sự sinh sản ở cây bắp cải Trung Quốc Như vậy có thể thấy rằng, nên lựa chọn các nguồn ánh sáng khác nhau để đáp ứng được yêu cầu của các giai đoạn phát triển khác nhau của thực vật

Tình hình nghiên cứu trong nước

Nhut và cộng sự (2003) đã chứng minh được cây dâu tây in vitro phát triển tốt nhất

khi được nuôi cấy với nguồn chiếu sáng 70% ánh sáng LED đỏ + 30% ánh sáng LED xanh, với cường độ chiếu sáng là 60 µmol/m2.s

Nhut và cộng sự (2005) đã chứng minh được cây con lan ý được nuôi cấy trong hộp CPRW (Culture Pack - Rockwool), sục khí CO2 (3.000 μmol.mol-1), có hệ thống nuôi cấy sử dụng đèn LED và film thoáng khí thích hợp trong vi nhân giống cây lan ý

và cho chất lượng cây tốt nhất

Nguyễn Bá Nam và cộng sự (2014) đã nghiên cứu sự phối trộn giữa LED xanh

và LED đỏ để chiếu sáng bổ sung vào ban đêm nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của chúng lên sự sinh trưởng và phát triển của ba giống cúc (Đóa vàng, Sapphire và Kim cương)

được trồng trong nhà kính Đèn compact 3U được sử dụng làm nghiệm thức đối chứng Kết quả cho thấy, tỷ lệ 70% LED đỏ kết hợp với 30% LED xanh phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây cúc giống Sapphire và Kim cương Trong khi đó, tỷ lệ 60% LED đỏ kết hợp với 40% LED xanh phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây cúc giống Đóa vàng Kết quả này có thể khẳng định, đèn LED thích hợp để thay thế đèn compact 3U trong việc chiếu sáng cây cúc trồng trong nhà kính

Nguyễn Thanh Phương và cộng sự (2014) nghiên cứu về tác động của phổ ánh sáng trên các loại bình nuôi cấy đến sự sinh trưởng, phát triển của giống cẩm chướng Hồng Hạc đã được tiến hành trong giai đoạn nhân nhanh và tạo cây hoàn chỉnh Kết quả chỉ ra rằng, đèn LED 13R-4B-3W cho cây sinh trưởng chiều cao tốt, tuy nhiên đèn LED 17R-3B lại có tác dụng kích thích cây tăng số lá, số chồi cao hơn và cho chất lượng cây giống tốt Bên cạnh đó, đèn LED 17R-3B cũng cho chất lượng cây nhân giống tốt hơn

ở các công thức đèn khác Trong giai đoạn tạo cây hoàn chỉnh, sử dụng bình trụ nút bông hoặc túi nylon thoáng khí để nuôi cấy kết hợp với sử dụng đèn LED 13R-4B-3W là tốt nhất Ngoài ra, đèn LED 13R-4B-3W còn làm tăng chất lượng cây giống so với các loại đèn khác trên tất cả các loại bình nuôi

Năm 2014, Nguyễn Thanh Sang và cộng sự cũng đã nghiên cứu về tác động của các điều kiện chiếu sáng khác nhau đến sự nhân chồi; sinh trưởng, phát triển và tổng

hợp chlorophylla và b của cây cúc in vitro Các đốt thân và các chồi đỉnh cúc được nuôi

cấy dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau bao gồm LED đỏ, LED xanh, LED vàng, LED xanh lá cây, LED trắng và LED đỏ kết hợp với LED xanh theo nhiều tỷ lệ khác nhau (10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20 và 90:10) Kết quả thu được sau 4 tuần nuôi cấy trên môi trường nhân chồi cho thấy chiều dài lá, chiều rộng lá, khối lượng tươi và khối lượng khô của chồi đạt tốt nhất ở 50% LED đỏ và 50% LED xanh Sau 6 tuần nuôi cấy trên môi trường tạo cây cho thấy khối lượng tươi, khối lượng khô, chiều dài lá và chiều rộng lá của cây đạt tốt nhất ở 70% LED đỏ và 30% LED xanh Bên cạnh đó, hàm lượng chlorophylla và chlorophyllb của cây đạt cao nhất ở 70% LED

đỏ và 30% LED xanh Như vậy, kết quả từ nghiên cứu cho thấy khả năng nhân chồi tốt nhất là các đốt thân được nuôi cấy ở 50% LED đỏ và 50% LED xanh và sự hình thành cây tốt nhất là các chồi đỉnh nuôi cấy ở 70% LED đỏ và 30% LED xanh

Hoàng Thanh Tùng và cộng sự (2016) báo cáo rằng, sự thay đổi giai đoạn chiếu sáng hàng tuần với tuần đầu LED xanh, tuần sau LED đỏ có ảnh hưởng tốt lên quá trình

sinh trưởng và phát triển của cây cúc in vitro Tỉ lệ sống sót, sự sinh trưởng và phát triển

của cây cúc dưới điều kiện chiếu sáng 70R:30B và 50R:50B là tốt hơn những cây ở điều kiện chiếu sáng đèn huỳnh quang sau 4 tuần ở vườn ươm

Nguyễn Thị Mai và cộng sự (2016) tiến hành khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng LED đến khả năng tái sinh cây cà phê vối năng suất cao giống TR11 Kết quả nghiên cứu cho thấy, ánh sáng LED có khả năng thay thế ánh sáng huỳnh quang với hiệu quả cao hơn trong một số giai đoạn tái sinh cây cà phê vối như tạo mô sẹo từ mảnh lá và phát sinh cây mầm từ phôi soma Các mẫu lá nuôi cấy dưới điều kiện ánh sáng LED (41%R: 21%B: 38%W) cho tỷ lệ tạo mô sẹo có khả năng phát sinh phôi cao nhất (81,48% tổng số mẫu mô sẹo) Có 95% số phôi nảy mầm ở ánh sáng LED (58%R: 21%B: 21%W) sau 20 ngày nuôi cấy và chỉ 83,22% số phôi nảy mầm sau 30 ngày sinh trưởng dưới ánh sáng trắng

Phan Xuân Bình Minh và cộng sự (2018) nghiên cứu ảnh hưởng của đèn LED

lên khả năng sinh trưởng và phát triển của chồi hai loài lan kim tuyến là Annoectochilus annamensis và Annoectochilus roxburghii Kết quả sau 8 tuần nuôi cấy cho thấy, đèn LED có λ= 470-510 nm thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của chồi A roxburghii, đèn LED có λ= 430-470 nm thích hợp cho sự sinh chồi và đèn LED có λ=

470 - 510 nm thích hợp cho sự phát triển chồi A annamensis

Huỳnh Hữu Đức và cộng sự (2020) nghiên cứu ảnh hưởng của các loại đèn LED

khác nhau lên sự sinh trưởng của cây lan Dendrobium Caesar white Kết quả cho thấy,

việc sử dụng đèn LED thích hợp trong từng giai đoạn sẽ nâng cao hiệu quả nhân giống cũng như chất lượng giống Tỉ lệ đèn LED 70% đỏ - 30% xanh dương và đèn LED màu

Nhật thích hợp cho quá trình nhân chồi và tái sinh chồi in vitro trên giống Dendrobium

với số chồi trung bình/chồi tương ứng là 7,5 chồi/mẫu và 8,5 chồi/mẫu Tỉ lệ của đèn

LED 100% đỏ và LED màu Hàn Quốc phù hợp cho tái sinh cây in vitro hoàn chỉnh trên giống Dendrobium Caesar white với chiều cao cây và số rễ tương ứng 61,39 mm/cây và

14,64 rễ/cây; 63,19 mm/cây và 11,33 rễ/cây

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Hình 2.1 Nguồn mẫu thực vật trong nghiên cứu

a: Chồi cây ba kích nuôi cấy in vitro; b: đốt thân; c: chồi ngọn

2.1.2 Môi trường nuôi cấy

Môi trường cơ bản sử dụng trong nghiên cứu là môi trường MS có bổ sung 30 g/L sucrose, 8,0 g/L agar, pH 5,8 trước khi hấp khử trùng ở nhiệt độ 121oC, 1 atm trong 15 phút Tuỳ thuộc vào mục đích của mỗi thí nghiệm mà các chất điều hòa sinh trưởng thực vật (CĐHSTTV) khác nhau như 6-Benzyl adenine (BA), Kinetin (KIN), Naphthalene acid acetic (NAA), Indole-3-butyric acid (IBA) được bổ sung vào môi trường nuôi cấy

2.1.3 Điều kiện nuôi cấy

Thí nghiệm được đặt trong phòng nuôi có các điều kiện được thiết lập như sau: Thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày, nhiệt độ: 23 ± 2ºC, độ ẩm trung bình: 30 - 40%, cường

độ chiếu sáng: 2.500 - 3.000 lux