1. Trang chủ
  2. » Nông - Lâm - Ngư

Nghiên cứu kỹ thuật nhân và bảo tồn giống gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô

100 142 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 100
Dung lượng 1,68 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC.. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sin

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HÀ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NHÂN VÀ BẢO TỒN GIỐNG GỪNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội – Năm 2015

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HÀ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NHÂN VÀ BẢO TỒN GIỐNG GỪNG

BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS ĐỖ THỊ HOA VIÊN PGS TS LÊ KHẢ TƯỜNG

Hà Nội– Năm 2015

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc với PGS.TS Đỗ Thị Hoa Viên và PGS.TS Lê Khả Tường người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình công tác cũng như trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sỹ này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể các thầy, cô và cán bộ đang công tác tại Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, anh chị em trong Bộ môn Đa dạng Sinh học Nồng nghiệp, Trung tâm Tài nguyên thực vật, đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình công tác và nghiên cứu khoa học vừa qua

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã nhiệt tình động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học cũng như trong cuộc sống

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Học viên

Nguyễn Thị Hà Phương

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ đều đã được cảm ơn và nhận được sự cho phép sử dụng số liệu cho việc hoàn thành luận văn

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hà Phương

Trang 5

IAA - Indole-3-axetic axit

IBA - Indole-3-butyric axit

LS - Linsmaier & Skoog, 1965

Kinetin - 6-furfuryl amino purine

NAA - Naphthalene -axetic axit

MS - Murashinge and Skoog, 1962

Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần sinh hóa Gừng khô (trong 100 g) 8Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng Gừng ở một số nước trên thế giới 12Bảng 1.3 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose và manitol đến sự tạo củ Gừng 18Bảng 1.4 Ảnh hưởng của thành phần môi trường và thiết bị lưu giữ đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Gừng 20Bảng 1.5 Hiệu quả kinh tế giữa các phương pháp nhân giống Gừng 28Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 40Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 41Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 43Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm tốc độ ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 45 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 47Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 48Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 51Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 53Bảng 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 54Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 55

Trang 7

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 57

Bảng 3.14 So sánh hiệu quả các chất kìm hãm lưu giữ in vitro nguồn gen Gừng.

58Bảng 3.15 Ảnh hưởng của các loại giá thể đến tỷ lệ sống của cây con trong vườn ươm 60Bảng 3.16 Ảnh hưởng của các dạng vật liệu trồng đến hiệu quả canh tác trên đồng ruộng 61

Trang 8

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng sinh trưởng chậm

của chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 41

Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 42

Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 44

Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm tốc độ ra

lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 46

Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 47

Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc độ

ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 49

Đồ thị 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 50

Đồ thị 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc độ

ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 51

Đồ thị 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 53

Đồ thị 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm tốc độ

ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25o

C 55

Đồ thị 3.11 ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh

trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 56

Đồ thị 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng ra lá chậm của

cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 57

Đồ thị 3.13 So sánh hiệu quả các chất lưu giữ 58

Trang 9

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hình thái các bộ phận cây Gừng (ZƯingiber officinale) theo Nybe,

E.V và cs [38] 7

Hình 1.2 Cấu trúc phân tử gingerol, shogaol và zingerone trong củ Gừng 9

Hình 1.3 Tốc độ tăng trưởng sản lượng Gừng ở Ấn Độ 2008 - 2011 11

Hình 1.5 Công thức cấu tạo axit abscisic 28

Hình 3.2 Hiện tượng cây in vitro bị biến dị khi bổ sung D- manitol ở nồng độ cao 43

Trang 10

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 2

2.1 Mục đích 2

2.2 Yêu cầu 2

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3

3.1.Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 3

4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 4

1.1 NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI CÂY GỪNG 4

1.1.1 Nguồn gốc xuất xứ và lịch sử trồng Gừng 4

1.1.2 Phân loại thực vật cây Gừng 4

1.1.3 Sự phân bố của các loài Gừng ở Việt Nam 5

1.2 ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CÂY GỪNG 6

1.2.1 Đặc điểm hình thái 6

1.2.2 Thành phần hóa sinh, dinh dưỡng của Gừng 7

1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GỪNG 9

1.3.1 Giá trị sử dụng của Gừng 9

1.3.2 Tình hình sản xuất Gừng trên thế giới 11

1.3.3 Tình hình nhân giống và canh tác cây Gừng 12

1.4 BẢO TỒN IN VITRO BẰNG KỸ THUẬT SINH TRƯỞNG CHẬM 13

1.5 TÌNH HÌNH BẢO TỒN NGUỒN GEN GỪNG 15

Trang 11

1.5.1 Bảo tồn nguồn gen Gừng là cơ sở để phát triển sản xuất 15

1.5.2 Bảo tồn ngoại vi cây Gừng (bảo tồn ex situ) 16

1.5.2.1 Bảo tồn trên đồng ruộng 16

1.6 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BẢO TỒN IN VITRO NGUỒN GEN CÂY TRỒNG 22

1.6.1 Cơ sở khoa học 22

1.6.2 Môi trường nuôi cấy mô thực vật 23

1.6.3 Hiệu quả kinh tế trong nhân giống Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô 28

1.6.4 Những thành tựu trong bảo tồn thực vật bằng phương pháp nuôi cấy mô 29

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1.VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 30

2.2 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 30

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 30

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.4.1 Khử trùng nguồn vật liệu 30

2.4.2 Nghiên cứu nhân nhanh chồi Gừng 31

2.4.3 Nghiên cứu xác định chất kìm hãm sinh trưởng và phát triển của cây in vitro 31

2.4.4 Nghiên cứu thành phần giá thể thích hợp cho cây con trong vườn ươm 33

2.4.5 Nghiên cứu đánh giá sinh trưởng, năng suất của cây in vitro và cây trồng bằng củ trên đồng ruộng 34

2.4.6 Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp đánh giá 35

2.4.6.1 Các chỉ tiêu trong phòng 35

2.4.6.2 Các chỉ tiêu trên đồng ruộng 35

2.4.7 Các kỹ thuật đã sử dụng 36

2.4.8 Phương pháp xử lý số liệu 37

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MÔI TRƯỜNG NHÂN CHỒI THÍCH HỢP 38

Trang 12

3.2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẤT KÌM H M SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CÂY IN VITRO 393.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 393.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm tốc độ

ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 413.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ D- manitol đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 433.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 463.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc

độ ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 483.2.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 493.2.8 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit abscisic đến khả năng kìm hãm tốc

độ ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 503.2.9 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 523.2.10 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm tốc

độ ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 25oC 543.2.11 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm sinh trưởng chiều cao cây in vitro ở nhiệt độ 20o

C 553.2.12 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ saccharose đến khả năng kìm hãm tốc

độ ra lá của cây in vitro ở nhiệt độ 20oC 563.2.13 So sánh hiệu quả các chất kìm hãm trong lưu giữ in vitro 583.3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN GIÁ THỂ THÍCH HỢP CHO CÂY CON TRONG VƯỜN ƯƠM 593.4 NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÂY IN VITRO VÀ CÂY TRỒNG BẰNG CỦ TRÊN ĐỒNG RUỘNG 60

Trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢOPHỤ LỤC

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Gừng (Zingiber officinale Rosce) là cây gia vị, cây dược liệu truyền thống ở

các vùng nhiệt đới trên thế giới [3] Thành phần sinh hoá của Gừng rất đa dạng và phong phú với trên 400 hoạt chất khác nhau, có giá trị dược lý khác nhau trên cơ thể người và động vật Tuy nhiên thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất của Gừng là protein 5,08%, dầu 3,72%, chất xơ dạng Isoluble 23,5%, chất xơ hòa tan 25,5%, cacbon-hydrate 38,35%, Vitamin C 9,33%, chất tro 3,85%, canxi, carotenoit, phốt pho, sắt, kẽm, đồng, mangan, chlomium [33] Tại các nước phương Tây, Gừng được sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất bánh nướng, bánh ngọt, bia và rượu Gừng cũng được sử dụng rộng rãi làm đồ uống hay thực phẩm chức năng Đặc biệt Gừng còn được sử dụng như một loại dược liệu truyền thống hỗ trợ điều trị các bệnh tiêu hóa, thần kinh, tim mạch và xương khớp [3] Để cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy chế biến, Gừng được sản xuất tại nhiều nước trên thế giới như Ấn Độ, Trung Quốc, Jamaica, Đài Loan… Theo kết quả thống kê chưa đầy đủ, sản lượng tiêu thụ Gừng trên thế giới đạt khoảng 2,5 triệu tấn/năm Trong đó đứng đầu là Ấn

Độ, Trung Quốc, Indonesia, Vương quốc Anh, Hoa Kỳ, Ả Rập Saudi, Nepal và Thái Lan với sản lượng khoảng 1,7 triệu tấn/năm, tương ứng với 70% sản lượng Gừng toàn cầu

Bảo tồn tài nguyên di truyền thực vật Gừng là nhiệm vụ quan trọng nhằm duy trì sự tồn tại của các nguồn gen trong tự nhiên và trong sản xuất [15] Ngân hàng gen cây trồng quốc gia Việt Nam hiện đang lưu giữ > 300 nguồn gen Gừng trên đồng ruộng [16] Kết quả lưu giữ nguồn gen Gừng tại Ngân hàng gen đồng ruộng đã góp phần cung cấp nguồn vật liệu sinh học căn bản cho công tác cải tiến giống Gừng, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả canh tác Gừng của các địa phương Bảo tồn nguồn gen Gừng trên đồng ruộng gắn liền với việc chia tách Gừng thành các hom nhỏ là phương pháp truyền thống đang được áp dụng tại Ngân hàng gen cây trồng quốc gia của Trung tâm Tài nguyên thực vật cũng như nhiều ngân hàng gen trên thế giới [15] Ưu điểm căn bản của phương pháp này là dễ

Trang 15

áp dụng, có thể tiến hành ở nhiều địa điểm khác nhau Tuy nhiên phương pháp này

đã và đang tồn tại nhiều nhược điểm, trong đó việc lây nhiễm các đối tượng gây hại như nấm, virút, vi khuẩn, đồng thời tiêu tốn một khối lượng giống lớn làm tăng giá thành được xem là những hạn chế căn bản của phương pháp này [36] Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển với tốc độ nhanh của ngành công nghệ sinh học,

kỹ thuật nhân giống Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào đã thành công ở nhiều nước châu Á như tại Malaysia, Indonesia và Ấn Độ Nhân dòng vô tính Gừng thông qua nhân nhanh chồi đỉnh đã được công bố bởi Hosoki & Sagawa (1977), Wang (1989), Balachandran (1990), Rout & Das (1998) [24] Tại Indonesia các thí nghiệm nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô từ chồi non ở nách lá của loài

Gừng đen (Z spectabile) trong môi trường MS có bổ sung chất điều hoà sinh trưởng

IAA, NAA và BAP đã thành công, mang lại hiệu quả cao trong công tác nhân giống cũng như công tác bảo tồn nguồn gen Gừng tại các Ngân hàng gen cây trồng Hơn nữa những nghiên cứu bổ sung chất kìm hãm sinh trưởng vào môi trường nuôi cấy

phục vụ lưu giữ in vitro cũng đang có nhiều kết quả để bảo quản Gừng là một giải

pháp an toàn đã và đang được áp dụng ở nhiều nước tiên tiến Sự kết hợp của hai

phương pháp lưu giữ: Ngân hàng gen đồng ruộng và Ngân hàng gen in vitro được

xem là lưu trữ kép và đã được công nhận là có độ an toàn cao nhất trong công tác

bảo tồn Gừng trên thế giới [35] Thực hiện đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật nhân và

bảo tồn giống Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô ’’ là một giải pháp quan

trọng và cấp thiết trong công tác bảo tồn an toàn nguồn gen Gừng tại Ngân hàng gen cây trồng quốc gia hiện nay

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích

Thiết lập được qui trình lưu giữ in vitro nhằm bảo tồn lâu dài, an toàn và

hiệu quả nguồn gen Gừng trong Ngân hàng gen cây trồng quốc gia

2.2 Yêu cầu

▪ Xác định môi trường tốt nhất cho sự tái sinh chồi

▪ Xác định môi trường thích hợp cho việc lưu giữ in vitro nguồn gen Gừng

Trang 16

▪ Xác định giá thể phù hợp cho sự phát triển của cây con trong vườn ươm

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Sản phẩm của đề tài là một quy trình lưu giữ bảo tồn các nguồn gen Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào trong điều kiện Việt Nam, góp phần khắc phục những hạn chế do lây nhiễm bệnh hại và giá thành cao do lưu giữ trên đồng ruộng

- Quy trình nhân và bảo tồn bằng phương pháp nuôi cấy mô là một công nghệ mới có giá trị trong việc lưu giữ bảo tồn nguồn gen Gừng đảm bảo an toàn cả

về số lượng và chất lượng nguồn gen cho Ngân hàng gen cây trồng quốc gia

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Quy trình lưu giữ nguồn gen Gừng bằng phương pháp nuôi cấy mô là một tiến bộ kỹ thuật mới trong công tác bảo tồn có tính an toàn cao cũng như đảm bảo việc sản xuất cây giống sạch bệnh, đáp ứng nhu cầu cung cấp giống với số lượng lớn cho các địa phương hiện nay và trong tương lai

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là giống Gừng G10 đang được lưu giữ tại Ngân hàng gen đồng ruộng thuộc Ngân hàng gen cây trồng quốc gia

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng đến quá trình nhân

nhanh chồi in vitro Nghiên cứu biện pháp ra ngôi và chăm sóc cây con ở vườn

ươm Nghiên cứu ảnh hưởng của chất kìm hãm sinh trưởng phục vụ công tác lưu

giữ và bảo tồn trong điều kiện in vitro Nghiên cứu đánh giá sinh trưởng, năng suất của cây in vitro và cây trồng bằng củ trên đồng ruộng

Trang 17

1.1.2 Phân loại thực vật cây Gừng

Cây Gừng Zingiber officinale (Willd.) Roscoe thuộc ngành ngọc lan (Magnoliophyta), lớp hành (Liliopsida), phân lớp thài lài (Commelinidae), bộ Gừng (Zingiberales), họ Gừng (Zingiberaceae), chi Zingiber Chi Gừng Zingiber Bochmer có khoảng 100 loài, trong đó loài Zingiber officinale Roscoe được trồng phổ biến và có giá trị lớn nhất Loài Gừng trồng Zingiber officinale Roscoe được

xếp vào nhóm cây thân thảo, lưu niên, cao từ 0,5 - 3,5m tuỳ giống Lá mọc so le thành 2 phía đối xứng trên thân, phiến lá hình lưỡi mác hay bầu dục; cuống lá ngắn hoặc không có; bẹ lá nguyên hoặc xẻ thuỳ; lá có mùi thơm nhẹ hoặc không Cụm hoa bông, thường mọc từ thân rễ, đôi khi ở ngọn thân, thịt củ nạc, thơm và thường

có vị cay [6] Cây Gừng có nguồn gốc nhiệt đới và trung tâm đa dạng của nó thuộc

về vùng Indo- Malaysia với hơn 1275 loài thực vật thuộc 48 chi Chi Zingiber có

khoảng 100 loài hiện diện ở nhiều vùng nhiệt đới của thế giới nhưng tập trung nhiều

nhất ở Đông Á và vùng nhiệt đới Úc Ngày nay loài Gừng Zingiber officinale

Trang 18

Roscoe đang được nghiên cứu, khai thác và phát triển ở nhiều nước trên thế giới, trong đó những công trình nghiên cứu giải phẫu có ý nghĩa rất quan trọng Kết quả

giải phẫu 4 loài Gừng: Z Officinale, Z roseum, Z zerumbet và Z macrostachyum

đã cho thấy: Có sự khác nhau đáng kể về giải phẫu giữa các loài này Trong đó sự hiện diện của mạch xylem với cấu trúc xoắn, sự khác nhau về hàm lượng các tế bào tinh dầu, chiều dài sợi, rộng sợi và chất xơ được xem là đáng chú ý Các kết quả giải phẫu lá Gừng cũng cho thấy các tế bào biểu bì trên của lá có hình đa giác, vuông góc với trục của lá, trong khi các tế bào tinh dầu trong lớp biểu bì trên và dưới lá có hình chữ nhật Nghiên cứu về sự đa dạng của cây họ Gừng, Nguyễn Quốc Bình Viện khoa học và công nghệ Việt Nam cho rằng họ Gừng ở nước ta có

19 chi với khoảng 136 -145 loài [3]

1.1.3 Sự phân bố của các loài Gừng ở Việt Nam

Gừng là cây gia vị và là cây dược liệu cổ truyền được trồng ở khắp các vùng miền ở nước ta, từ vùng núi cao đến đồng bằng và hải đảo Căn cứ hình thái và độ lớn củ Gừng, người sử dụng nước ta thường chia thành 2 loại là Gừng Trâu và Gừng Gié Gừng Trâu có thân to, củ to thường để làm mứt, được trồng nhiều ở các vùng núi thấp; Gừng Gié có thân nhỏ, củ nhỏ nhưng rất thơm, tuy nhiên nhiều loài trong số các loài đã biết thuộc chi Gừng ở nước ta có vùng phân bố khá hẹp và trong số đó có nhiều loài mới được phát hiện trong những năm gần đây Việc xác định các giống Gừng trồng ở nước ta hiện còn là một vấn đề phức tạp và dường như chưa được điều tra, nghiên cứu có hệ thống [3] Tuy nhiên theo các nhà khoa học

thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Chi Zingiber ở nước ta có 11 loài được phân bố như sau: (i) Gừng nhọn, Z acuminatum Valeton ở Tây Nguyên và Bắc Trung bộ, (ii) Gừng Nam bộ, Z Conchichinensis Gagn ở Bà Rịa, Vũng Tàu, (iii) Gừng lúa, Z gramineum Bl ở Biên Hoà và Châu Đốc, (iv) Gừng một lá, Z monophyllum Gagn ở Ninh Bình, (v) Gừng bóc da, Z pellitum Gagn ở Bà Rịa, (vi) Gừng tía, Z montamum Koenig ở Đông Nam Á, (vii) Gừng đỏ, Z rubens Roxb ở Lâm Đồng, (viii) Gừng lông hung, Z.rufobilosum Gagn ở Ba Vì, Hà Nội, (ix) Gừng gió, Z zerumber Sm ở khắp các vùng miền, (x) Gừng nhà Zingiber officinale

Trang 19

Roscoe là loài quan trọng nhất, nguồn nguyên liệu cho tinh dầu và gia vị, được phân

bố khắp cả nước và (xi) Gừng Eberhard, Z eberhardtii Gagn ở Lâm Đồng [11]

1.2 Đặc điểm hình thái, thành phần dinh dưỡng cây Gừng

1.2.1 Đặc điểm hình thái

Hình thái cơ bản của loài Gừng trồng (Zingiber officinale) bao gồm các bộ

phận cơ bản là thân giả, thân rễ, lá và hoa

▪ Thân rễ còn gọi là củ, có hình thái rất đa dạng, nằm ngang dưới mặt đất Thân rễ được chia thành nhiều nhánh cùng nằm trên một mặt phẳng, mỗi nhánh lại chia thành nhiều đốt Trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất thích hợp, sau trồng 2 tuần trên thân rễ mẹ (còn gọi củ hay hom giống) xuất hiện mầm và nhiều lông hút Sau trồng 4 tuần, hệ thống lông hút bắt đầu thực hiện chức năng hấp thu nước và dinh dưỡng để cung cấp cho mầm Sự phát triển của mầm chính là sự hình thành các chồi hướng lên mặt đất và các chồi khác nằm ngang dưới mặt đất Các chồi hướng lên mặt đất sẽ phát triển thành thân giả và lá khí sinh làm nhiệm vụ quang hợp Các chồi nằm ngang dưới mặt đất sẽ hình thành các nhánh của thân rễ trên cùng một mặt phẳng Sự tăng tiến về kích thước và khối lượng thân rễ đạt giá trị cực đại sau trồng 8-10 tháng tùy thuộc vào giống và điều kiện canh tác Chất lượng

củ của mỗi giống thường đạt giá trị cao nhất vào thời điểm bộ lá bắt đầu chuyển sang màu vàng

▪ Thân giả được hình thành do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau, không phân nhánh Cây thường có mùi thơm hay hắc tùy thuộc vào đặc điểm của các giống [12]

▪ Lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành hai hàng, thường hướng lên trên, đôi khi nằm ngang gần như song song với mặt đất, có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy Lá gồm các phần: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá; Bẹ lá: mở đến gốc Cuống lá hình lòng máng nồng hoặc sâu Lưỡi lá là phần giữa bẹ lá và cuống lá, từ bẹ lá kéo dài lên Phiến lá hình mác, trứng hẹp, bầu dục, ít khi hình tròn, gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần tròn, đầu phiến thường nhọn, đôi khi thót nhỏ thành dạng đuôi

Trang 20

▪ Cụm hoa: Cụm hoa mọc từ thân rễ sát mặt đất, có hình dạng chùy, không phân nhánh [37]

Nybe, E.V và CS đã mô tả hình ảnh thân giả, thân rễ, hoa, cuống hoa và cụm hoa trên hình 1.1

Hình 1.1 Hình thái các bộ phận cây Gừng (Zingiber officinale) theo Nybe, E.V

và CS [38]

AS: Thân giả, R: Thân rễ, F1: Hoa, P: Cuống hoa, S: Cụm hoa

1.2.2 Thành phần hóa sinh, dinh dưỡng của Gừng

Dưới ánh sáng của khoa học hiện đại, các nhà khoa học đã khẳng định tinh dầu là thành phần sinh hoá quan trọng nhất của Gừng Nó có mặt trong tất cả các bộ phận của cây Gừng nhưng ở củ có hàm lượng cao nhất (Bảng 1.1) [21] Củ Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberene (35%), ar-curcumenene (17%), β-farnesene (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol Trong nhựa dầu chứa 20 - 25% tinh dầu và 20 - 30% chất cay Thành phần chủ yếu của chất cay là zingerone, shogaol và gingerol (Hình 1.2) Trong tinh dầu Gừng còn chứa α-camphene, β-phelandrene, eucalyptol và các gingerol Cineol trong Gừng có tác dụng kích thích khi sử dụng tại chỗ và có tác dụng diệt khuẩn trên nhiều chủng loại khác nhau [28]

Trang 21

Bảng 1.1 Thành phần sinh hóa Gừng khô (trong 100 g)

Trang 22

có mặt trong hầu hết các bữa ăn thường ngày của mọi người, mọi nhà, mọi dân tộc trên khắp hành tinh [43]

• Sử dụng làm thực phẩm

Ngoài công dụng làm gia vị, Gừng còn được sử dụng như một loại thực phẩm truyền thống, có mặt ở hầu hết các nước châu Á Trong Gừng tươi có enzym proteaza phân hủy rất mạnh các protein thành các amino axit làm cho thức ăn mềm,

dễ tiêu hóa, loại được các chuỗi peptit lạ nên chống được dị ứng cho một số người không quen Đây là một trong những lý do mà người ta dùng Gừng làm gia vị khi chế biến cá, ốc và cua Ngoài ra bột Gừng cũng được đánh giá là nguyên liệu cơ bản

Trang 23

để chế biến nhiều loại thực phẩm nổi tiếng khác Bột Gừng chất lượng tốt có mùi thơm, có khả năng đào thải các độc tố và trung hòa các axit trong dạ dày Bột Gừng chính là nguyên liệu cho việc sản xuất bánh ngọt, bánh nướng, bánh mì và kẹo Gừng Cùng với các thực phẩm chính, bột Gừng luôn là một hợp phần không thể thiếu trong việc chế biến các món ăn đặc sản nổi tiếng của người Trung Hoa mà nguyên liệu của nó là thịt bò, đậu phụ, Gừng, rau, gạo, nước sốt, súp và cà ri Gừng bột được kết hợp với thảo quả, quế, rau, thì là và đinh hương để làm món masala, một loại chè cao cấp của người dân Đài Loan và Trung Hoa [3]

• Sử dụng làm dược liệu

Gừng là cây dược liệu truyền thống phổ biến của nhiều dân tộc trên thế giới Theo y học cổ truyền phương Đông Gừng có vị cay, tính ấm vào 3 kinh phế, tỳ, vị [3] Trong hầu hết các bài thuốc Đông y, dù bệnh hàn hay nhiệt, hư hay thực, Gừng vẫn thường được sử dụng từ 3 đến 5 lát Gừng sống Ngoài ra tùy theo hình thức sử dụng, Gừng còn có nhiều công dụng khác nhau trong y học Gừng tươi có tác dụng kích thích nhu động ruột, nhưng lại không gây sự co thắt quá mức ở bộ máy tiêu hóa Điều này giải thích vì sao Gừng có tác dụng giúp dễ tiêu, chống tiêu chảy, đầy hơi và chống ói mửa [14] Trong những kết quả nghiên cứu phòng và chữa bệnh tim mạch, các bác sỹ Đan Mạch bước đầu đã thừa nhận vai trò của Gừng trong việc hạn chế những biến chứng của bệnh này Thí nghiệm đã được tiến hành với việc sử dụng 5g Gừng tươi mỗi ngày/người trên 200 bệnh nhân Kết quả cho thấy sau một tuần sử dụng, Gừng đã ngăn chặn quá trình sản xuất dramacine, một chất gây kết dính tiểu cầu tạo thành cục máu đông làm nghẽn mạch [29] Nghiên cứu tác dụng của Gừng trên hệ tim mạch còn được các bác sỹ Ấn Độ tiến hành trên cơ thể mèo Kết quả cho thấy Gừng có tác dụng kích thích trung tâm vận mạch, đồng thời kích thích tim và làm cường tim Điều này đã mang lại một ý nghĩa to lớn trong việc phòng và điều trị bệnh cảm lạnh cũng như những chứng bệnh tương tự [30] Những nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học cũng cho thấy Gừng còn có tác dụng điều hòa miễn dịch, tăng lượng corticosteroid tự nhiên trên động vật nhưng không gây tác dụng phụ làm teo tuyến thượng thận [31] Gừng cũng được xem là một loại thực vật có giá trị cao trong y học, mà đáng chú ý nhất là sự có mặt của tinh dầu jamical với khả năng diệt nấm và mecine có khả năng diệt khuẩn Vì những lý do đa dạng

Trang 24

này mà Gừng còn được dùng để phòng và điều trị các chứng viêm đường hô hấp trên Dựa trên một số tài liệu dẫn chứng về đặc tính kháng viêm thì Gừng có lợi ích như một loại thuốc giảm đau trong trường hợp sưng đau các khớp và cơ bắp [34] Gừng còn được xem là dược liệu khá nhạy cảm trên hệ tiêu hóa, có tác dụng làm ấm

và làm dịu êm cảm giác ở đường tiêu hóa Uống Gừng ngâm trong nước nóng mỗi buổi sáng cũng có thể thúc đẩy chức năng của ruột tốt hơn và chấm dứt được triệu chứng bồn chồn của dạ dày, liên quan đến hội chứng ruột kích thích [23] Nghiên cứu trên những bệnh nhân béo phì cũng cho thấy Gừng có thể giúp ngăn ngừa chứng béo bụng, một triệu chứng gây áp lực lên tim và tăng nguy cơ bị tiểu đường Ngoài ra, Gừng còn giúp cải thiện hàm lượng đường trong máu và có thể giúp phòng ngừa và chống lại bệnh tiểu đường [30]

1.3.2 Tình hình sản xuất Gừng trên thế giới

Gừng thực sự là một cây gia vị phổ biến nhất trên toàn cầu Tổng sản lượng của Gừng trên thế giới năm 2010 là 1.683 nghìn tấn với tổng diện tích 310.430 ha Trung Quốc, Ấn Độ, Nepal và Thái Lan là nhà sản xuất chính của Gừng trên thế giới, tương ứng với sản lượng 396,60; 385,330; 210,790 và 172,680 tấn Đặc biệt trong giai đoạn 2008 - 2011 Ấn Độ được xem là nước có tốc độ tăng trưởng sản lượng cao nhất trên thế giới (Hình 1.3) Sản xuất Gừng trên thế giới trong những năm gần đây có xu hướng tăng lên do nhu cầu tiêu thụ tăng cao, đặc biệt là trong

chế biến thực phẩm, gia vị và thuốc chữa bệnh [44]

Hình 1.3 Tốc độ tăng trưởng sản lượng Gừng ở Ấn Độ 2008 - 2011

Trang 25

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng Gừng ở một số nước trên thế giới

(nghìn ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

1.3.3 Tình hình nhân giống và canh tác cây Gừng

Gừng là loại cây thích hợp ở các vùng nhiệt đới, nhiệt độ trung bình 20-

28oC, lượng mưa 1.500 - 2.500mm Vì vậy Gừng có thể trồng được tất cả các vùng, miền ở Việt Nam tuy nhiên để tạo điều kiện thuận lợi cho Gừng phát triển tốt ở giai đoạn đầu cần lựa chọn thời vụ trồng cho mỗi vùng là khác nhau Gừng không kén đất, đất thích hợp với trồng Gừng là đất tơi xốp, giàu mùn, cao, thoát nước, có pH =

6 -7,5 [48] Đất trồng nên được vệ sinh, dọn sạch tàn dư, cày sâu ít nhất là 20cm và bừa kỹ cho tơi xốp, sau đó tiến hành bón lót phân, chế phẩm sinh học lên luống cao và đào rãnh thoát nước Gừng là loài ưa sáng nhưng có khả năng chịu rợp nên thường được bố trí trồng xen Gừng có thể trồng từ đầu xuân (tháng 1-2) đến cuối

vụ xuân (tháng 4-5), cuối năm vào tháng 11-12 có thể thu hoạch Thời gian sinh trưởng của Gừng từ 8-10 tháng Khi trồng nên chọn củ già (ruột củ có màu vàng sậm, phía trên đỉnh sinh trưởng của củ Gừng có eo thắt lại), kích cỡ trung bình,

Trang 26

không sây sát, không sâu bệnh và có nhiều mầm Thường xuyên tưới đủ ẩm, không

để đất khô Khi cây Gừng bị bệnh đặc biệt là bệnh thối củ ở một số thời điểm nhất định cần phải cắt giảm nước tưới để hạn chế sự lây lan của bệnh [49]

1.4 Bảo tồn in vitro bằng kỹ thuật sinh trưởng chậm

Theo định nghĩa của IUCN(1991): “Bảo tồn là sự quản lý, sử dụng của con người về sinh quyển nhằm thu được lợi nhuận bền vững cho thế hệ hiện tại trong khi vẫn duy trì tiềm năng để đáp ứng những yêu cầu và nguyện vọng của thế hệ tương lai”

Khái niệm bảo tồn sinh học (Biological Conservation): Là biện pháp đặc biệt

để duy trì và bảo vệ động, thực vật quý hiếm và có nguy cơ tuyệt chủng

1.4.1 Bảo tồn trung hạn bằng kỹ thuật in vitro [50]

Kỹ thuật in vitro thường được sử dụng để bảo tồn trung hạn Kỹ thuật này

cho phép lưu trữ mẫu từ vài tháng đến 2 - 3 năm mà không phải cấy chuyển lại, tùy thuộc vào các kỹ thuật và hóa chất sử dụng Để làm giảm khả năng tăng trưởng ta

có thể thay đổi môi trường nuôi cấy hoặc các điều kiện môi trường Thay đổi môi trường nuôi cấy có thể bao gồm các yếu tố: thay đổi nồng độ chất khoáng (đa lượng,

vi lượng, vitamin …), pha loãng dung dịch mẹ, giảm nồng độ đường, tăng hay giảm nồng độ của chất điều hòa sinh trưởng Với môi trường nuôi cấy có thể tăng, giảm nhiệt độ lưu giữ, kết hợp với giảm cường độ ánh sáng hoặc giữ cho môi trường trong bóng tối hoàn toàn Hay được sử dụng nhất là kết hợp các yếu tố vật lý và hóa học như giảm nhiệt độ, giảm yếu tố khoáng chất và nồng độ nguồn cacbon trong môi trường và sử dụng cường độ ánh sáng thấp Với hình thức bảo tồn trung hạn nhiệt độ lưu giữ thường từ 4oC đến nhiệt độ phòng Tuy nhiên, các loài thực vật nhiệt đới thường lạnh, nhạy cảm nên phải được lưu trữ trong khoảng 15- 20oC hoặc thậm chí cao hơn, tùy thuộc vào mức độ thích nghi Do đó, chủ yếu tập trung vào thay đổi thành phần của môi trường nuôi cấy

Một số yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả lưu trữ như hình thức cấy chuyển, trạng thái sinh lý của loài, cũng như thể tích môi trường nuôi cấy

Trang 27

Bảo tồn ngắn hạn và trung hạn thường được sử dụng trong nhiều phòng thí nghiệm để làm tăng số lần cấy chuyển trong các thí nghiệm nhân nhanh chồi của quy trình nhân giống Mẫu được chuyển vào môi trường mới và thường được đặt trong một thời gian ngắn trong điều kiện tối ưu để kích thích tái sinh chồi mới trước khi bước vào chu kỳ lưu trữ tiếp theo

Sinh trưởng chậm được áp dụng thành công cho nhiều loài cả cây có nguồn gốc ôn đới và nhiệt đới, bao gồm cả cây trồng nồng nghiệp, cây rừng, các loài bị đe dọa và cây thuốc Các loài hoang dã quý hiếm như hoa Gladiolus imbricatus, được lưu giữ đến một năm trên môi trường MS ở mức nhiệt độ thấp và giữ trong bóng tối

Ưu điểm của kỹ thuật sinh trưởng chậm là sử dụng các kỹ thuật cơ bản để nhân nhanh chồi và đưa ra chế độ lưu trữ dựa trên cơ sở sửa đổi các điều kiện được đưa ra trong phép nhân nhanh chồi

Trong báo cáo hàng năm của IPGRI, những kết quả nổi bật và nghiên cứu bảo tồn đông lạnh sử dụng bảo tồn cây ăn quả nhiệt đới Cây ăn quả của Châu Á là những cây trồng quan trọng, nhưng việc bảo tồn những loài cây này đang gặp những thách thức như hạt của một số cây ăn quả rất khó bảo tồn bằng ngân hàng gen hạt vì chúng rất mẫn cảm với độ ẩm và nhiệt độ, bảo tồn trên đồng ruộng chi phí cao, dễ bị điều kiện bất thuận và sâu bệnh gây hại nguồn gen Chính vì thế trên thế giới có nhiều nghiên cứu bảo tồn nguồn gen loài cây này bằng các phương pháp

bảo tồn đông lạnh và bảo tồn in vitro Trung tâm nghiên cứu nồng nghiệp quốc tế

của Australia (ACIAR) đã phát triển kỹ thuật tiến bộ bảo tồn nguồn gen các loài cây

Trang 28

ăn quả nhiệt đới như bảo tồn nguồn gen cây đu đủ bằng bảo tồn đông lạnh cho kết quả khá tốt mặc dù cần phải có kiểm tra di truyền sau khi bảo tồn dài hạn Một tiến

bộ nữa là các nhà khoa học đã phát triển một số mầm siêu nhỏ cho thí nghiệm nghiên cứu bảo tồn đông lạnh cho cây nhãn và vải của Việt Nam Theo ước tính 100.000 loài thực vật, đại diện cho 1/3 các loài thực vật trên trái đất đang bị đe dọa

và đối mặt với tuyệt chủng (BGCI, 2005), bảo tồn đa dạng sinh học là cần thiết cho các chương trình tạo giống cây trồng cung cấp lương thực, dinh dưỡng và thuốc men cho con người Bảo quản lạnh đông là kỹ thuật duy nhất đảm bảo việc bảo tồn lâu dài đáp ứng được các yêu cầu như: an toàn, chi phí và hiệu quả, lưu giữ được nhiều nguồn gen khác nhau

Vì vậy, bảo quản lạnh đông có thể được sử dụng cho bảo tồn đa dạng sinh học và cũng có thể được coi là thích hợp cho nhiều loại hạt Có thể kết hợp cả 2 phương pháp là lưu trữ trong nitơ lỏng, hoặc trong các Ngân hàng gen cổ điển

Như vậy việc bảo tồn nguồn gen nói chung và thực vật nói riêng là quan trọng Bảo quản nguồn gen thực vật là duy trì sự phong phú , đa dạng sinh học, đa dạng di truyền trong loài, giữa các loài và cả hệ sinh thái nói chung Theo đó làm cơ

sở cho việc khai thác, sử dụng chúng có hiệu quả Tùy theo đặc tính sinh học của loài, tùy theo mức độ tồn tại mà có các phương thức bảo quản nguồn gen khác nhau

1.5 Tình hình bảo tồn nguồn gen Gừng

1.5.1 Bảo tồn nguồn gen Gừng là cơ sở để phát triển sản xuất

Để bảo tồn và phát triển trong điều kiện tự nhiên, nguồn gen thực vật này phải được sinh tồn trong một môi trường thuận lợi, ổn định, ít có những biến đổi khắc nghiệt mang tính hủy diệt nguồn gen [16] Song ngày nay, ở hầu khắp các châu lục, điều kiện sinh tồn của Gừng đã và đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt nguồn gen, có nguy cơ mất đi hàng loạt bởi những biến đổi khắc nghiệt của điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường [9] Nhằm bảo tồn nguồn gen Gừng trước những nguy cơ cạn kiệt và phục vụ cho mục tiêu chọn tạo giống, các Viện nghiên cứu, Trường Đại học, Trung tâm nghiên cứu của các quốc gia nhiệt đới đã

và đang quan tâm, đầu tư với một nguồn tài chính lớn cho các hoạt động thu thập và

Trang 29

lưu giữ nguồn gen Gừng, trong đó các giống Gừng trồng (Z officinal), Gừng Tía (Z montamum Koenig) và Gừng Gió (Z zerumber Sm) được ưu tiên hàng đầu [18]

1.5.2 Bảo tồn ngoại vi cây Gừng (bảo tồn ex situ)

1.5.2.1 Bảo tồn trên đồng ruộng

Bảo tồn ngoại vi là đưa nguồn gen ra khỏi điều kiện sinh sống tự nhiên của

nó hoặc ra khỏi hệ thống sản xuất về bảo tồn ở các Trung tâm (Trung tâm tài nguyên di truyền, các Viện nghiên cứu…) [9] Ấn Độ được xem là quốc gia đi đầu trong việc lưu giữ, bảo tồn nguồn gen Gừng của thế giới với tổng số 1.550 nguồn gen, tập trung chủ yếu tại Viện nghiên cứu cây gia vị, cây dược liệu, trường Đại học Orissa, Đại học Parmar, Đại học Rajendra, Trung tâm nghiên cứu tài nguyên thực vật quốc gia và một số trạm nghiên cứu địa phương Các nước khác như Mỹ, Trung Quốc, Đài Loan, Ethiopia và Australia là những quốc gia đã và đang bảo tồn tổng cộng khoảng 3.000 nguồn gen Gừng, các nước còn lại khoảng 2.000 nguồn gen Do

đó tổng nguồn gen Gừng đang lưu giữ trên toàn thế giới ước tính khoảng gần 7.000 nguồn gen [42] Tại Ấn Độ Gừng Gió được xem là loại nguyên liệu cung cấp tinh dầu cho công nghiệp hoá mỹ phẩm, bởi vậy giống Gừng này đang được đầu tư để bảo tồn, khai thác và mở rộng trên quy mô hàng nghìn ha Năm 2010 Viện công nghệ sinh học và cải tiến cây trồng Ấn Độ đã tiến hành thu thập 46 mẫu giống Gừng

từ nhiều nước trên thế giới thông qua sự nhận biết Marker phân tử RAPD và ISSR [35] Hầu hết các mẫu giống này hiện đang được sử dụng với quy mô hàng nghìn ha tại các nước châu Á và châu Phi Nguồn tài nguyên này cũng được đánh giá là có nhiều đặc tính quan trọng như hàm lượng dược chất cao, chống chịu tốt với biến đổi khí hậu và là nguồn thu nhập chính của hàng nghìn nồng dân tại các vùng chuyên canh Gừng Với ý nghĩa đó chủ trương làm giàu nguồn gen Gừng với sự đa dạng cao về mặt di truyền đã và đang được tăng cường ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ và Úc được xem là những nước đi đầu trong việc thu thập, bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên này [42]

Thu thập nguồn gen thực vật nồng nghiệp từ các vùng có nguy cơ xói mòn cao ở Việt Nam là một trong những nhiệm vụ quan trọng của Trung tâm tài nguyên

Trang 30

thực vật [15] Thông qua đề tài thường xuyên “Bảo tồn và lưu giữ tài nguyên thực vật vì mục tiêu nồng nghiệp và lương thực ” từ năm 1996 đến nay Trung tâm đã tiến hành thu thập, nhập nội với tổng số 320 nguồn gen Gừng tại 40 tỉnh thành trong cả nước đồng thời đã và đang được lưu giữ an toàn tại Ngân hàng gen đồng ruộng thuộc hệ thống Ngân hàng gen cây trồng quốc gia Theo đó hiện nay Viện và các công ty đang lưu giữ khoảng 100 nguồn gen Gừng, đưa tổng nguồn gen Gừng thu thập cả nước lên 701 nguồn gen Hầu hết các địa phương và cơ quan nghiên cứu đã

và đang khai thác sử dụng 3 loài Gừng chính là: (1) Gừng Dại (Zingiber cassumuar)

củ khá to, nhiều xơ, vị cay, nhiều mùi hăng, thịt củ màu vàng xanh được dùng làm

thuốc, gia vị, thường mọc hoang dại (2) Gừng Gió (Zingiber Zerumbet) ít được gây trồng, củ chỉ dùng làm dược liệu (3) Gừng trồng phổ biến (Zingiber officinale)

trong sản xuất có hai giống khác nhau là: Gừng trâu, củ to, ít xơ, ít cay, thích hợp cho xuất khẩu và Gừng gié được gây trồng phổ biến, cho củ nhỏ hơn, vị cay và nhiều xơ hơn, hiện nay đang được bán nhiều ở thị trường trong nước Khai thác phát triển Gừng địa phương trong những năm gần đây đang có chiều hướng tăng lên, trong đó Kon Tum và Bắc Kạn là hai trong số nhiều địa phương đã khai thác giống Gừng địa phương để phát triển sản xuất, mở rộng thị trường, đặc biệt là các thị trường tại Mỹ, Nhật với quy mô hàng nghìn tấn/năm [17] Nghiên cứu ban đầu cho thấy hầu hết các giống Gừng của Việt Nam đều có chất lượng cao và hợp thị hiếu tiêu dùng với các nước ở châu Âu, châu Mỹ

1.5.2.2 Bảo tồn in vitro

Gừng là loài cây trồng có hoa nhưng không có khả năng hình thành hạt Vì vậy việc nhân giống và phát triển các thế hệ tiếp theo phải thực hiện bằng con đường sinh sản vô tính từ củ Điều này đã làm tăng sự lây nhiễm nhiều đối tượng gây hại cũng như làm tăng vốn đầu tư, chi phí đầu vào của quá trình sản xuất từ đó làm ảnh hưởng đến hiệu quả của công tác bảo tồn và khả năng mở rộng, phát triển sản xuất cây Gừng Trong sản xuất, Gừng được nhân giống chủ yếu bằng sinh dưỡng thông qua các mẫu nhánh nhỏ được tách ra từ thân rễ, mỗi nhánh dài 3,0 - 7,5cm, nặng 30 - 150g và có ít nhất một chồi hoặc một đỉnh sinh trưởng Lượng

Trang 31

giống cần cho mỗi ha đất canh tác cần khoảng 1,0 - 2,5 tấn tuỳ giống và điều kiện canh tác Độ lớn của các mẫu Gừng giống có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sinh trưởng và năng suất trên đơn vị diện tích Có thể nhân giống theo rạch, theo luống trên đất bằng, trên sườn đồi hay khe núi [41]

 Tạo củ bằng phương pháp in vitro [52]

Theo một số nghiên cứu (Sakamur và cs., 1986; Sakamura và Suga, 1989; Bhat và cs., 1994; Sharma và Singh, 1995; Nirmal Babu, 1997; Nirmal Babu và cs.,

2003) trong điều kiện in vitro các cây thuộc họ Gừng có khả năng tạo củ Bhat và các cộng sự (1994) đã tiến hành phân tích chất lượng củ trong nuôi cấy in vitro và

chỉ ra rằng: củ tạo ra trong nuôi cấy mô có thành phần giống với thành phần ban đầu của củ nhưng sẽ có sự khác nhau về định lượng Các thành phần cơ bản của môi trường có ảnh hưởng đến thành phần tinh dầu trong củ ( Sakumuara và cs., 1986, Sakumura và Suga, 1989, Chaflwood và cs., 1988) Sharma và Singh (1995) cũng

đã nghiên cứu sự tạo củ trong nuôi cấy in vitro trong môi trường MS có bổ sung

75g/l đường saccharose củ tạo thành có khối lượng 73 – 459mg Sau đó mẫu được đưa ra giâm vào cát ẩm và để ở điều kiện nhiệt độ phòng, sau 2 tháng 80% mẫu đã tạo thành cây

Geetha và Peter và cs., 2002 sử dụng hỗn hợp saccharose và manitol ở các

nồng độ khác nhau để nghiên cứu sự ảnh hưởng đến việc tạo củ trong nuôi cấy in vitro của Gừng Kết quả như sau:

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của nồng độ saccharose và manitol đến sự tạo củ Gừng

Saccharose

Thời gian hình thành củ (tháng)

Tỷ lệ mẫu hình thành củ

Trang 32

Saccharose

Thời gian hình thành củ (tháng)

Tỷ lệ mẫu hình thành củ

Củ in vitro được tạo ra trong nuôi cấy mô có trong lượng tươi 0,05 - 15g sau

1 -12 tháng trên môi trường MS cơ bản có bổ sung nguồn cacbon cao Khi bổ sung 3% đường saccharose, sau 12 tháng 30 - 40% mẫu nuôi cấy có xuất hiện củ Với môi trường có bổ sung 1-1,5% đường saccharose và manitol, thời gian tạo củ chỉ còn 8 tháng với số mẫu tạo củ đạt 50 - 60% Khi bổ sung nồng độ đường từ 9 đến 12% sự tạo củ diễn ra nhanh hơn với các mẫu có khối lượng nhỏ 0,05 - 1,2g thì sự tạo củ đạt 80-100% Sự tạo củ ở các mẫu có khối lượng 3 - 15g thì mất khoảng 1 - 6 tháng Sự kết hợp của đường saccharose và manitol thì không ảnh hưởng đến sự tạo

củ của mẫu (Bảng 1.3) Những củ tạo ra trong nuôi cấy mô đều giống với củ bình thường về mọi khía cạnh, ngoại trừ về kích thước củ Khi tiến hành giải phẫu thì độ thơm của Gừng tạo ra trong nuôi cấy mô và Gừng trồng bình thường chúng đều giống nhau về tính chất Các củ tạo ra trong nuôi cấy mô có thể được trồng trực tiếp trên ruộng với tỷ lệ thành công đạt 80% Trong điều kiện phải giữ đủ độ ẩm trong đất khoảng 20 ngày sau khi trồng Khi tiến hành trồng Gừng nuôi cấy mô ngoài đồng ruộng thì cần khoảng 10,5 kg cho 3m2

đất trồng, trong khi đó đối với Gừng bình thường thì cần khoảng 15 kg Sản lượng sau thu hoạch khi tiến hành trồng 20- 30g củ giống ban đầu thu được 400 đến 1000g cho mỗi lần trồng So với biện pháp nhân giống truyền thồng, sản lượng củ trồng ở đồng ruộng thấp hơn so với củ trồng nuôi cấy mô, mặc dù là lượng giống thực chất sử dụng ít hơn so với các biện pháp truyền thống Gừng nuôi cấy mô được nhiều người nồng dân sử dụng để trồng hơn

là Gừng truyền thống

Trang 33

 Bảo tồn in vitro [52]

Để làm giảm khả năng sinh trưởng của cây in vitro ta có thể thay đổi thành

phần môi trường nuôi cấy bằng cách giảm hàm lượng đường hay chất dinh dưỡng, hoặc sử dụng các chất có khả năng thẩm thấu như hợp chất saccharose và manitol hay giảm bớt nồng độ chất điều hòa sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy, trong điều kiện ánh sáng yếu, kết hợp với nhiệt độ thấp, hay bổ sung thêm các chất kìm hãm sinh trưởng như axit abscisic

Tại Viện nghiên cứu gia vị của Ấn Độ (IISR) Gừng in vitro được bảo tồn

trong vòng 12 tháng trên môi trường MS bổ sung thêm 15g/l saccharose và manitol mỗi loại Môi trường nuôi cấy được bọc kín bằng giấy nhôm và duy trì ở nhiệt độ 22±2oC Khi bổ sung vào môi trường MS 30g/l saccharose sẽ làm tăng sự phát triển của mô Khi nồng độ đường giảm xuống 20g/l và hàm lượng dinh dưỡng còn một nửa, mô có thể được duy trì trong thời gian dài hơn từ 200 - 240 ngày Nếu môi trường chứa 10 – 15g/l manitol và hàm lượng đường giảm xuống còn 10 – 15g/l thì

mô sẽ sinh trưởng chậm hơn, và sau đó 73 – 80% mô được lưu giữ thành công trong

360 ngày với điều kiện các mô được bọc kín bằng giấy nhôm Môi trường MS hay

½ MS bổ sung thêm 10 -15g/l saccharose hay manitol mỗi loại và ½ MS bổ sung thêm 20g/l saccharose và 10g/l manitol giúp mô được lưu giữ trong 360 ngày được thể hiện như Bảng 1.4 (Nirmal Babu, 1997; Nirmal Babu et al., 1999; Geetha, 2002; and Peter et al., 2002)

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của thành phần môi trường và thiết bị lưu giữ đến khả

năng sinh trưởng và phát triển của cây Gừng

trữ (với 80% mẫu sống sót)

Môi trường Saccharose

(S) + manitol (M) (g/l)

Nút đậy

Chiều cao (cm)*

Số chồi /mẫu

Trang 34

Các nhân tố Tỷ lệ sinh trưởng Thời gian lưu

trữ (với 80% mẫu sống sót)

Môi trường Saccharose

(S) + manitol (M) (g/l)

Nút đậy

Chiều cao (cm)*

Số chồi /mẫu

Hiện nay, có khoảng 100 mẫu Gừng đã được thu thập và bảo tồn tại IISR

trong Ngân hàng gen in vitro và được cấy chuyển lại hàng năm Như vậy in vitro là

một kỹ thuật bảo tồn an toàn giúp tạo ra nguồn cây sạch bệnh

 Kỹ thuật bảo quản lạnh đông

Khái niệm bảo tồn lạnh đông (Cryopreservation) là quá trình tế bào hoặc mô được duy trì bằng nhiệt độ thấp dưới 0o

C, trong điều kiện N2 lỏng -196oC Tại nhiệt

Trang 35

độ thấp tế bào sinh vật dừng các hoạt động sinh học, kể cả những phản ứng sinh hóa, hoạt động trao đổi chất, hô hấp [9]

Geetha (2002), Peter và cộng sự (2002) đã chỉ ra rằng có thể bảo tồn chồi Gừng bằng kỹ thuật bảo quản lạnh đông bằng cách xử lý chồi với 0,75M saccharose, sấy khô trong 1 giờ và cho vào bảo quản trong N2 lỏng (-185oC) Hiệu quả của kỹ thuật bảo quản lạnh đông đỉnh sinh trưởng Gừng đã được phát triển dựa trên sự khử nước của thành tế bào, sự đóng kín của thành tế bào và các biện pháp đóng kín khác

Kỹ thuật bảo quản lạnh đông được áp dụng rất thành công trong việc bảo tồn Gừng được phát triển dựa trên khả năng làm giảm nước của tế bào, đóng băng nhanh và đông đặc dịch tế bào Khả năng đông đặc dịch tế bào cho khả năng tái sinh cao (80%) so với đóng băng nhanh (66%) và khả năng làm mất nước của tế bào (41%) Với khả năng đông đặc dịch tế bào các mô được ngâm trong môi trường MS chứa 0,3M saccharose trong 3 ngày đông lạnh với một hỗn hợp 5% DMSO (Dimethyl Sulfoxide) và 5% glycerol trong 20 phút ở nhiệt độ phòng, osmoprotected với hỗn hợp 2M glycerol và 0,4M saccharose trong 20 phút ở 25ºC; trước khi bị mất nước cho 40 phút ở 25ºC Các chồi mất nước nhúng trực tiếp vào chất lỏng N2 Trong 3 phương pháp bảo quản lạnh đã thử nghiệm, chồi đều được bảo quản một cách ổn định mà không có sự hình thành mô sẹo Sự ổn định di truyền của Gừng được đã được xác nhận bằng cách sử dụng các chỉ thị ISSR và RAPD

Bảo quản lạnh đông là kỹ thuật duy nhất đảm bảo việc bảo tồn lâu dài đáp ứng được các yêu cầu như: an toàn, chi phí và hiệu quả, lưu giữ được nhiều nguồn gen khác nhau

1.6 Cơ sở khoa học của bảo tồn in vitro nguồn gen cây trồng

1.6.1 Cơ sở khoa học

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là phạm trù khái niệm chung cho tất cả các loại nuôi cấy nguyên liệu thực vật hoàn toàn sạch các vi sinh vật, trên môi trường dinh dưỡng nhân tạo, trong điều kiện vô trùng [1]

Tính toàn năng của tế bào

Trang 36

Haberlandt (1902) là người đầu tiên đưa ra quan điểm rằng mỗi tế bào bất kì của một cơ thể đa bào đều có khả năng tiềm tàng để phát triển thành một cơ thể mới hoàn chỉnh Theo quan điểm của sinh học hiện đại thì mỗi tế bào riêng rẽ đã phân hóa đều mang toàn bộ lượng thông tin di truyền cần thiết và đủ của cả thể sinh vật

đó Khi gặp điều kiện thuận lợi, mỗi tế bào đều có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh, đó là tính toàn năng của tế bào Năm 1953, Miller và Skoog (Notingham Unio) đã thành công khi thực nghiệm tái sinh cây con từ tế bào lá, chứng minh được tính toàn năng của tế bào [2]

Sự phân hóa và phản phân hóa

Cơ thể thực vật trưởng thành là một chỉnh thể thống nhất bao gồm nhiều cơ quan chức năng khác nhau, được hình thành từ nhiều tế bào khác nhau Tuy nhiên tất cả các loại tế bào đó đều bắt đầu tiên (tế bào hợp tử) Ở giai đoạn đầu, tế bào hợp

tử tiếp tục phân chia thành nhiều tế bào phôi sinh chưa mang chức năng riêng biệt ( chuyên hóa) Sau đó từ các tế bào phôi sinh này chúng tiếp tục được biến đổi thành các tế bào chuyên hóa cho các mô, cơ quan có chức năng khác nhau Sự phân hoá tế bào là sự chuyển các tế bào phôi sinh thành các tế bào của mô chuyển hoá, đảm nhận các chức năng khác nhau trong cơ thể Mặc dù các tế bào đã chuyển hoá thành các mô chức năng nhưng chúng vẫn không mất đi khả năng phân chia của mình Trong điều kiện thích hợp, các tế bào lại có thể trở về dạng tế bào phôi sinh và phân chia mạnh mẽ Quá trình đó được gọi là phản phân hoá tế bào (ngược lại với quá trình phân hoá tế bào) [8]

1.6.2 Môi trường nuôi cấy mô thực vật

Môi trường nuôi cấy phải có đầy đủ các chất dinh dưỡng, các chất cần thiết cho sự phân chia, phân hoá tế bào cũng như sự sinh trưởng bình thường của cây Thành phần hóa học của môi trường đóng vai trò quyết định đến sự thành công hay thất bại của nuôi cấy tế bào và mô thực vật Mỗi một loại vật liệu khác nhau có những đòi hỏi khác nhau về thành phần môi trường, khi bắt đầu nghiên cứu một số loài mới hoặc giống mới cần phải chọn lựa cho đối tượng nghiên cứu một loại môi trường cơ bản phù hợp Trong đó có một số môi trường cơ bản được sử dụng rất

Trang 37

phổ biến như MS, LS, B5 Tuy có rất nhiều loại môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật nhưng đều gồm một số thành phần cơ bản sau:

+ Các muối khoáng đa lượng và vi lượng

+ Nguồn cacbon

+ Các vitamin và amino axit

+ Chất bổ sung, chất làm thay đổi trạng thái môi trường

+ Các chất điều hòa sinh trưởng [19]

Các nguyên tố đa lượng và vi lượng

Hai nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng rất quan trọng với cây trồng Muối khoáng là các vật liệu (nguồn N, S, P…) cho sự tổng hợp các chất hữu cơ Chất khoáng đóng vai trò như một thành phần không thể thiếu của nhiều enzim Các ion của các muối hòa tan của chất khoáng đóng vai trò quan trọng ổn định áp suất thẩm thấu của môi trường và tế bào duy trì thế điện hóa của thực vật Các nguyên tố

đa lượng gồm 6 nguyên tố: Mg, Ca, P, S, N và K Các nguyên tố vi lượng gồm: Fe,

Mn, Zn,Cu, Co,B, I, Ni, Cl, Al Việc chia thành các nguyên tố đa lượng và vi lượng chủ yếu dựa trên nhu cầu của cây trồng với loại chất này Nhu cầu của thực vật đối với các nguyên tố đa lượng là lớn hơn với nồng độ >0.5mM Các nguyên tố vi lượng được sử dụng trong môi trường ở nồng độ < 0.5mM [13]

Nguồn cacbon

Khi nuôi cấy in vitro, các tế bào thực vật thường không có khả năng quang

hợp, do đó đòi hỏi phải cung cấp nguồn cacbon cho các hoạt động dinh dưỡng của

tế bào Nguồn cacbon được ưa chuộng nhất hiện nay trong nuôi cấy là đường Saccharose, một số trường hợp sử dụng glucose và fructose thay thế cho Saccharose nhưng chúng thường nghèo hydrat cacbon so với nhu cầu của thực vật Ngoài ra, khi khử trùng môi trường, cần chú ý không nên kéo dài thời gian để tránh xảy ra hiện tượng caramen hóa, làm cho môi trường chuyển sang màu vàng dẫn đến ức chế

sự sinh trưởng và phát triển của tế bào [1]

 Các vitamin và axit amin

Trang 38

Ảnh hưởng của các vitamin đến sự phát triển của tế bào nuôi cấy in vitro ở

các loài khác nhau là khác nhau Hầu hết tế bào nuôi cấy đều có khả năng tổng hợp tất cả các loại vitamin cơ bản nhưng với số lượng dưới mức yêu cầu Để mô có thể sinh trưởng tốt nhất phải bổ sung thêm vào môi trường một hay nhiều loại vitamin

và amino axit Trong các loại vitamin, B1 được xem là vitamin quan trọng nhất cho

sự phát triển của thực vật Axit nicotinic (B3) và pyridoxine (B6) cũng có thể được

bổ sung vào môi trường nuôi cấy nhằm tăng cường sức sống cho mô [10]

Các chất bổ sung

Agar: trong môi trường nuôi cấy đặc, người ta thường sử dụng agar để làm

rắn môi trường Nồng độ agar sử dụng thường là 0,6- 1%, đây là loại tinh bột đặc chế từ rong biển để tránh hiện tượng mô chìm trong môi trường hoặc bị chết vì thiếu oxy nếu nuôi trong môi trường lỏng và tĩnh [10]

pH môi trường: Với mỗi loại cây trồng yêu cầu một loại môi trường khác

nhau nhưng pH của môi trường thường từ 5,6- 6,0 Nếu pH của môi trường thấp hơn 5 thì agar sẽ khó đông và cao hơn 6 sẽ làm môi trường bị cứng [8]

Các chất điều tiết sinh trưởng

Các chất kích thích sinh trưởng gồm 2 nhóm chính auxin và cytokinin, ngoài

ra còn có gibberlin và etylen cũng là nhóm chất tham gia điều tiết sự sinh trưởng phát triển và phân hóa cơ quan

Auxin :

Chất auxin tự nhiên được tìm thấy nhiều ở thực vật là indol axetic axit (IAA) Ngoài IAA, còn có các dẫn xuất của nó là naphtyl axetic axit (α-NAA) và 2,4 – diclophenoxy axit (2,4 D) Các chất này cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phân chia của mô và trong quá trình hình thành rễ α-NAA được Went và Thimann (1937) phát hiện, chất này có tác dụng tăng hô hấp của tế bào và mô nuôi cấy, tăng hoạt tính enzim và ảnh hưởng mạnh đến trao đổi chất của nitơ, tăng khả năng tiếp nhận và sử dụng đường trong môi trường α-NAA có vai trò quan trọng đối với phân chia tế bào và tạo rễ [7]

Cytokinin:

Trang 39

Các cytokinin thường gặp là Kinetin, BAP Tính chất đặc trưng của cytokinin là kích thích sự phân chia tế bào mạnh mẽ Vì vậy người ta xem chúng như là các chất hoạt hóa sự phân chia tế bào, nguyên nhân là do cytokinin hoạt hóa mạnh mẽ quá trình tổng hợp axit nucleic và protein dẫn đến kích sự phân chia tế bào Cytokinin ảnh hưởng rõ rệt lên sự hình thành và phân hóa cơ quan của thực vật, đặc biệt là sự phân hóa chồi Ðể tăng hệ số nhân giống, người ta thường tăng nồng độ cytokinin trong môi trường nuôi cấy ở giai đoạn tạo chồi Cytokinin trong một số trường hợp ảnh hưởng lên sự nảy mầm của hạt và của củ Vì vậy nếu xử lý cytokinin có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ của hạt, củ và chồi ngủ Ngoài ra cytokinin còn có mối quan hệ tương tác với auxin, cytokinin làm yếu hiện tượng ưu thế ngọn, làm phân cành nhiều [10]

Các chất kìm hãm sinh trưởng

Chất kìm hãm sinh trưởng thực vật (chất làm chậm sinh trưởng thực vật) là một hợp chất hữu cơ làm chậm sự phân chia tế bào và sự vươn dài tế bào trong mô chồi và như vậy nó điều hòa chiều cao cây mà không gây ra sự biến dạng của lá và thân Ngày nay có nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp được dùng trong nồng nghiệp để làm chất kìm hãm sinh trưởng thực vật [4] Với kỹ thuật này mẫu thực vật có thể hỗ trợ bảo tồn 1-5 năm dưới điều kiện nuôi cấy mô hoặc nuôi cấy định kì, tùy thuộc theo loài cây trồng [7]

Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây được đảm bảo bởi hai tác nhân có tác dụng sinh lý đối lập nhau là tác nhân kích thích và tác nhân ức chế Sự cân bằng giữa các chất kích thích sinh trưởng và chất ức chế sinh trưởng có ý nghĩa quan trọng trong việc điều hòa sự sinh trưởng, phát triển của cây Ngày nay người ta phát hiện ra nhiều chất ức chế sinh trưởng được hình thành trong cây và gọi là chất ức chế sinh trưởng tự nhiên và chúng được phân bố rộng rãi trong các bộ phận của cây trong các cơ quan dinh dưỡng như thân, lá, chồi, rễ mà còn trong các cơ quan sinh sản như hạt, củ, quả…đặc biệt khi các cơ quan này đi vào trạng thái ngủ nghỉ Đặc tính chung của các chất ức chế sinh trưởng là tích lũy nhiều trong các mô, các cơ quan ở thời kỳ ngủ nghỉ Ức chế sự lớn lên của tế bào, ức chế sự nảy mầm của hạt,

Trang 40

sự sinh trưởng của chồi, kìm hãm sự hoạt động của các chất kích thích sinh trưởng [4]

Có thể làm chậm sinh trưởng bằng cải tiến môi trường nuôi cấy, chủ yếu là giảm hàm lượng đường các nguyên tố đa lượng, vi lượng hoặc sử dụng các chất gây bất thuận đưa vào môi trường nuôi cấy làm chậm sinh trưởng như manitol, sorbitol, đường Saccharose… [7]

D- manitol

Manitol là một đường rượu 6 cacbon có dạng tinh thể màu trắng, vị ngọt, dễ hòa tan trong nước, công thức hóa học C6H8(OH)6 Manitol có độ ngọt bằng một nửa so với đường Saccharose Nó được tìm thấy với số lượng nhỏ trong hầu hết các loại trái cây và rau quả (Ikawa và cs, 1972; Bar, 1985)

Hình 1.4 Cấu tạo phân tử manitol

Manitol được tách chiết đầu tiên từ dịch tiết của hoa tần bì Ở thực vật, nó được sử dụng để gây áp lực thẩm thấu Manitol được chuyển hóa từ đường bởi sự khử, được tạo thành ở một số giống cây như sản phẩm chính của quá trình quang hợp, một số cây trồng có thể chuyển hóa được nó Tuy nhiên, việc hấp thụ manitol rất chậm, vì vậy manitol làm tăng áp lực nội tại của môi trường Theo một số tác giả

tế bào phải có một cơ chế nào đó nhằm tăng áp lực nội tại để có thể tồn tại trong môi trường có manitol Chính cơ chế này đã kích thích tế bào tổng hợp axit abscisic nội sinh và kìm hãm sự sinh trưởng của tế bào, giúp cho cây chịu sự mất nước lớn hơn bình thường Nhưng khả năng kích thích tổng hợp axit abscisic chỉ xảy ra ở một nồng độ manitol thích hợp, vượt qua giới hạn này, manitol làm cho tế bào bị mất nước sinh lý và có thể chết

Axit abscisic

Ngày đăng: 09/07/2017, 22:07

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm