Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu ảnh hưởng của đèn led và một số yếu tố giá thể lên khả năng sự sinh trưởng và phát triển

Ảnh hưởng của agar đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của chuối đỏ Musa acuminata Red Dacca in vitro trong 8 tuần nuôi cấy Biểu đồ 3.2.. Ảnh hưởng của sương sáo đến sự phát triển tạo

SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY

CHUỐI ĐỎ (MUSA ACUMINATA RED DACCA)

IN VITRO

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : TS TRỊNH THỊ LAN ANH Sinh viên thực hiện : PHẠM THỊ NHẢ TRÂN MSSV : 1411100686

Lớp : 14DSH04

TP Hồ Chí Minh, 2018

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài này do chính tôi thực hiện, đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Những thông tin tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn cụ thể nguồn sử dụng Các kết quả nghiên cứu trong đồ án do tôi thực hiện, phân tích một cách trung trực, khách quan và phù hợp với thực tiễn Các kết quả này từng được công bố trong bất kì nghiên cứu nào khác

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 7 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Nhả Trân

iii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận của mình, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, cùng tất cả các thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập

Đặc biệt, tôi xin cảm ơn TS.Trịnh Thị Lan Anh người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và động viên cá nhân tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này Với những kiến thức này làm nền tảng cho chúng tôi vận dụng vào cuộc sống khi ra trường

Xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ, giúp đỡ, động viên của toàn thể gia đình, bạn bè trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp, cũng như trong suốt quá trình học vừa qua

Vì thời gian hạn hẹp, vốn kiến thức còn hạn chế nên cuốn báo cáo này cũng sẽ không tránh khỏi những sai sót Rất mong sự chỉ bảo và đóng góp của quý thầy cô

và các bạn để cuốn báo cáo này hoàn thiện hơn

Xin kính quý Thầy, Cô sức khỏe và thành công trong sự nghiệp đào tạo những thế hệ tri thức tiếp theo trong tương lai

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 7 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Nhả Trân

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC BIỂU ĐỒ x

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích đề tài 3

3 Đối tượng và phạm vi nghên cứu 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 4

6 Bố cục đồ án 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Giới thiệu về phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật 5

1.1.1 Giới thiệu khái quát về phương pháp nuôi cấy mô tế bào 5

1.1.2 Ưu và nhược điểm nuôi cây mô tế bào thực vật 5

1.1.2.1 Ưu điểm 5

1.1.2.2 Nhược điểm 6

1.1.3 Các phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật 6

1.1.4 Môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật 7

1.1.4.1 Các khoáng đa lượng 8

1.1.4.2 Các vitamin 9

1.1.4.3 Nguồn carbohydrate 11

1.1.4.4 Nguồn sắt 11

1.1.4.5 pH 12

1.1.4.6 Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật 12

v

1.1.5 Các giai đoạn nuôi cấy mô tế bào thực vật 19

1.1.5.1 Nuôi cấy đỉnh sinh trường 19

1.1.5.2 Tạo thể nhân giống in vitro 19

1.1.5.3 Nhân giống in vitro 20

1.1.5.4 Tái sinh cây hoàn chỉnh in vitro 20

1.1.5.5 Chuyển cây con in vitro ra vườn ươm 20

1.1.5.6 Nhân giống ex vitro 21

1.1.5.7 Cây con trong bầu đất 21

1.1.5.8 Trồng cây ra ruộng 21

1.1.5.9 Chọn lọc cây đầu dòng 21

1.1.6 Các vấn đề liên quan đến in vitro 22

1.1.6.1 Tính bất định về mặt di truyền 22

1.1.6.2 Ảnh hưởng mẫu nuôi cấy 22

1.1.6.3 Sản sinh các chất độc từ mẫu cấy 23

1.1.7 Giới thiệu sơ lược về ánh sáng LED 24

1.1.7.1 Giới thiệu về đèn LED 24

1.1.7.2 Ưu và nhược điểm của đèn LED 25

1.1.7.3 Ảnh hưởng của đèn LED đến nuôi cấy mô tế bào thực vật 27

1.1.8 Các chất có hàm lượng không xác định bổ sung vào môi trường cấy 28

1.1.8.1 Nước dừa 28

1.1.8.2 Than hoạt tính 29

1.1.9 Giới thiệu sơ lược về giá thể nuôi cấy 29

1.1.9.1 Agar 29

1.1.9.2 Sương sáo 30

1.1.10 Giới thiệu sơ lược về cây chuối 30

1.1.10.1 Sơ lược về cây chuối trên thế giới 30

1.1.10.2 Các phương pháp truyền thống thường được sử dụng trong nhân giống chuối 32

1.1.10.3 Phân loại 32

vi

1.1.10.4 Sơ lược về chuối đỏ 33

1.1.10.5 Tình hình nghiên cứu về kỹ thuật nhân giống chuối bằng phương pháp nuôi cấy mô (in vitro) 35

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 37

2.1 Địa điểm và thời gian tiến hành đề tài 37

2.2 Vật liệu 37

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 37

2.2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 37

2.2.3 Môi trường nuôi cấy 37

2.2.4 Điều kiện nuôi cấy trong phòng nuôi cấy in vitro 37

2.2.4 Thiết kế hệ thống LED 38

2.3 Bố trí thí nghiệm 41

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 41

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của sương sáo lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 41

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 42

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 43

2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 44

2.3.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của kiểu bổ sung các thành phần của môi trường dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên khả năng tăng trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 45

2.3.7 Chỉ tiêu nghiên cứu 46

2.3.8 Thống kê và xử lý số liệu 47

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro 48

vii

3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của sương sáo lên sự sinh trưởng tạo cây

hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro 55

3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 63

3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 72

3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) 80

3.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của kiểu bổ sung các thành phần của môi trường dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên khả năng tăng trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ in vitro (Musa acuminata Red Dacca) 88

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

4.1 Kết luận 96

4.2 Kiến nghị 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 99

viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ADN : Acid deoxynucleotic

BA : 6-benzyladenine BAP : N6-benzylaminopurine CNSH : Công nghệ sinh hoc CV% : Hệ số sai dị

CAD : Cinnamyl alcohol dehydrogenase CCR : Cinnamoyl CoA redductase CRD : Completely randommized desugin DHSTTV : Chất diều hòa sinh trưởng thực vật

ĐC : Đối chứng

GA3 : Gibberellic acid IAA : Indole-3-acetic acid IBA : Indol butyric acid LED : Light Emitting Diodes

MS : Murashige và skoog NAA : α-naphtaleneacetic acid

ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Khảo sát ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng và tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hưởng của sương sáo lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 2.4 Khảo sát ảnh hưởng của đèn LED lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 2.5 Khảo sát ảnh hưởng của đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng tạo cây

hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 2.6 Khảo sát ảnh hưởng của kiểu bổ sung các thành phần của môi trường dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên khả năng tăng trưởng

tạo cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của agar đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của chuối

đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của sương sáo đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của

chuối đỏ in vitro

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nước dừa đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của

chuối đỏ in vitro

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc đến sự phát triển tạo cây

hoàn chỉnh của chuối đỏ in vitro

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED kết hợp đến sự phát triển tạo cây

hoàn chỉnh của chuối đỏ in vitro

Bảng 3.6 ảnh hưởng của kiểu bổ sung các thành phần của môi trường dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên khả năng tăng trưởng tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ in vitro (Musa acuminata Red Dacca)

x

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Ảnh hưởng của agar đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của

chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.2 Ảnh hưởng của agar lên trọng lượng tươi và trọng lượng khô của

chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.3 Ảnh hưởng của agar lên chiều cao cây và đường kính thân của

chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.4 Ảnh hưởng của agar lên chiều dài rễ và số rễ của chuối đỏ in vitro

sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.5 Ảnh hưởng của sương sáo đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh

của chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.6 Ảnh hưởng của sương sáo lên trọng lượng tươi và trọng lượng

khô của chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.7 Ảnh hưởng của sương sáo lên chiều cao cây và đường kính thân

của chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.8 Ảnh hưởng của sương sáo lên chiều dài rễ và số rễ của chuối đỏ

in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.9 Ảnh hưởng của nước dừa đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh

của chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.10 Ảnh hưởng của nước dừa lên trọng lượng tươi và trọng lượng

khô của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.11 Ảnh hưởng của nước dừa lên chiều cao cây và đường kính thân

của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.12 Ảnh hưởng của nước dừa lên chiều dài rễ và số rễ của chuối đỏ

in vitro sau 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.13 Ảnh hưởng của ánh sáng đơn sắc đến sự phát triển tạo cây hoàn

chỉnh của chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 8 tuần nuôi cấy

xi

Biểu đồ 3.14 Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên trọng lượng tươi

và trọng lượng khô của chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.15 Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên chiều cao cây và

đường kính thân của chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi

Biểu đồ 3.16 Ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên số rễ và chiều dài

rễ của chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi

Biểu đồ 3.17 Ảnh hưởng của ánh sáng kết hợp đến sự phát triển tạo cây hoàn

chỉnh của chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.18 Ảnh hưởng của ánh sáng kết hợp lên trọng lượng tươi và trọng

lượng khô của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.19 Ảnh hưởng của ánh sáng kết hợp lên chiều cao cây và đường

kính thân của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi

Biểu đồ 3.20 Ảnh hưởng của ánh sáng kết hợp lên số rễ và chiều dài rễ của

chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi

Biểu đồ 3.21 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng đến sự phát triển tạo cây hoàn chỉnh của chuối đỏ

(Musa acuminata Red Dacca) in vitro trong 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.22 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên trọng lượng tươi và trọng lượng khô của chuối đỏ

in vitro sau 6 tuần nuôi cấy

Biểu đồ 3.23 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời

gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên chiều dài lá và đường kính lá của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi

Biểu đồ 3.24 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời

gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên chiều cao cây và đường kính thân của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi

Biểu đồ 3.25 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời

gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên số rễ và chiều dài rễ của chuối đỏ in vitro sau 6

tuần nuôi

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Hình 1.2 Cây chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

Hình 2.1 Mô hình thiết kế hệ thống chiếu sáng đèn LED đơn a Hệ thống chiếu sáng đèn LED trắng; b Hệ thống chiếu sáng đèn LED vàng; c Hệ thống chiếu sáng đèn LED xanh; d Hệ thống chiếu sáng đèn LED đỏ

Hình 2.2 Hệ thống chiếu sáng đèn LED đơn sau khi thiết kế và thi công A

Hệ thống chiếu sáng đèn LED trắng; B Hệ thống chiếu sáng đèn LED vàng; C Hệ thống chiếu sáng đèn LED xanh; D Hệ thống chiếu sáng đèn LED đỏ

Hình 2.3 Mô hình hệ thống chiếu sáng LED kết hợp a 100% LED đỏ (ĐC); b 50% LED đỏ kết hợp 50% LED vàng; c 50% LED đỏ kết hợp 50% LED xanh dương; d 50% LED vàng kết hợp 50% LED xanh dương

Hình 2.4 Mô hình hệ thống chiếu sáng LED kết hợp A 100% LED đỏ (ĐC);

B 50% LED đỏ kết hợp 50% LED vàng; C 50% LED đỏ kết hợp 50% LED xanh dương; D 50% LED vàng kết hợp 50% LED xanh dương

Hình 3.1 ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng và phát triển của cây chuối

đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (A1, A2, A3, A4 tương ứng với nồng độ 6 ,9 , 12,

15 g/l)

Hình 3.2 ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng và phát triển của cây chuối

đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (A1, A2, A3, A4 tương ứng với nồng độ 6 ,9 , 12,

15 g/l)

Hình 3.3 Ảnh hưởng của sương sáo lên sự sinh trưởng và phát triển của cây

chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (B1, B2, B3, B4, B5 tương ứng với nồng độ 3,

6, 9, 12, 15 g/l)

Hình 3.4 Ảnh hưởng của sương sáo lên sự sinh trưởng và phát triển của cây

chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (B1, B2, B3, B4, B5 tương ứng với nồng độ 3,

6, 9, 12, 15 g/l)

ix

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng và phát triển của cây

chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (C0, C1, C2, C3, C4, C5 tương ứng với nồng

độ 0, 5, 10, 15, 20, 25%)

Hình 3.6 ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng và phát triển của cây

chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (C0, C1, C2, C3, C4, C5 tương ứng với nồng

độ 0, 5, 10, 15, 20, 25%)

Hình 3.7 ảnh hưởng ánh sáng đèn LED đơn sắc lên sự sinh trưởng và phát

triển của cây chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (D0, D1, D2, D3, D4 tương ứng

với loại ánh sáng huỳnh quang, LED trắng, LED đỏ, LED xanh dương)

Hình 3.8 ảnh hưởng ánh sáng đèn LED đơn sắc lên sự sinh trưởng và phát

triển của cây chuối đỏ in vitro sau 8 tuần nuôi cấy (D0, D1, D2, D3, D4 tương ứng

với loại ánh sáng huỳnh quang, LED trắng, LED đỏ, LED xanh dương)

Hình 3.9 Ảnh hưởng ánh sáng đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng và phát

triển của cây chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (E0, E1, E2, E3 tương ứng với

loại ánh sáng đèn LED đỏ, đèn LED đỏ kết hợp đèn LED xanh dương, đèn LED xanh dương kết hợp đèn vàng, đèn LED đỏ kết hợp đèn LED vàng)

Hình 3.10 Ảnh hưởng ánh sáng đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng và phát

triển của cây chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (E0, E1, E2, E3 tương ứng với

loại ánh sáng đèn LED đỏ, đèn LED đỏ kết hợp đèn LED xanh dương, đèn LED xanh dương kết hợp đèn vàng, đèn LED đỏ kết hợp đèn LED vàng )

Hình 3.11 ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời gian bổ

sung thêm dinh dưỡng của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (F0, F1, F2, F3, F4,

F5 tương ứng với thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng 0 tuần, 1 tuần, 2 tuần, 3 tuần,

4 tuần

Hình 3.12 Ảnh hưởng của kiểu bổ sung thành phần dinh dưỡng và thời gian

bổ sung thêm dinh dưỡng của chuối đỏ in vitro sau 6 tuần nuôi cấy (F0, F1, F2, F3,

F4, F5 tương ứng với thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng 0 tuần, 1 tuần, 2 tuần, 3 tuần, 4 tuần)

Trong đó chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) đã và đang được ưu tiên đầu

tư và phát triển với quy mô lớn trên thế giới Với những ưu thế vượt trội về mặt chất lượng cũng như hàm lượng dinh dưỡng của chuối đỏ so với các loại chuối khác thì giá trị vượt trội về mặt kinh tế thông qua chế biến và bảo quản xuất khẩu là vô cùng

to lớn Hiện nay trên thế giới chuối đỏ được trồng chủ yếu ở Úc, New Zealand, và nhiều nơi ở quần đảo Thái Bình Dương, đã và đang mạng lại thu nhập ổn định và khả năng phát triển kinh tế cao cho người trồng, ngoài ra ở nước ta tuy đã nắm bắt được xu thế nhưng chuối đỏ vẫn chưa được đầu tư rộng tập trung chủ yếu ở các tỉnh Lâm Đồng, Bình Dương và các tỉnh miền Tây

Tuy rằng chuối đỏ mang lại hiệu quả kinh tế và khả năng phát triển cao nhưng tình hình sản xuất chuối đỏ hiện nay vẫn chưa đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường bởi còn gặp nhiều khó khăn trong việc cải thiện số lượng và chất lượng sản phẩm chuối đỏ Một trong những nguyên nhân là do lượng giống chưa đáp ứng kiệp như cầu gieo trồng cùng với đó là chất lượng giống chưa đảm bảo Ngoài ra việc nhân giống theo phương pháp truyền thống (tách chồi) thường sinh trưởng kém, phát triển chậm, cây không đồng đều, lâu thu hoạch thu hoạch không tập trung

Phương pháp nhân giống này thường làm cho cây con bị mắc bệnh virus rất nguy

hiểm đến tình trạng thoái hóa giống

Hiện nay người dân thường sử dụng cây con chuối từ phương pháp nuôi cây

mô, đặc biệt phổ biến ở những vùng trồng chuối lớn, tập trung Từ 1 củ chuối thông qua phương pháp nuôi cấy mô có thể sản xuất đạt tới 2000 cây chuối con sạch bệnh

và chất lượng cao để trồng ra vườn sản xuất Trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô

2

cho tỉ lệ sống cao, cây sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, đồng đều, thời gian từ lúc trồng đến lúc thu hoạch ngắn Tính đồng nhất của giống chuối nuôi cấy mô giúp chúng ta có thể điều khiển được thời gian ra hoa về thời gian thu hoạch cũng như tăng năng xuất và chất lượng trái

Thông qua phương pháp nuôi cấy mô người ta tạo ra một cây con sạch bệnh,

đặc biệt với các bệnh do virus gây ra Theo tổng kết của các nhà khoa học và thực tế

sản xuất ở một số địa phương cho thấy trồng chuối cấy mô sạch bệnh có khả năng tăng năng xuất từ 15 – 20%

Một trong số những biện pháp nhân giống in vitro trên chuối giúp phát triển

bộ rễ và các chỉ tiêu sinh trưởng của cây trước khi đem ra vườn ươm là bước khá quan trọng để đạt được tỷ lệ sống cao Ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng trong sự sinh trưởng của thực vật bao gồm cả bộ rễ Đèn LED có nhiều ưu điểm hơn với kích thước, thể tích nhỏ, tuổi thọ cao, vùng quang phổ có thể kiểm soát được, ít hao tốn điện năng và ít tỏa nhiệt Trong khi đó, đèn huỳnh quang trong nuôi cấy mô chiếm nhiều không gian, tuổi thọ thấp, có những vùng quang phổ không cần thiết

Tuy nhiên ứng dụng khoa học kỹ thuật vào ngành công nghệ sinh học thực vật, đặc biệt là nuôi cấy mô tế bào thực vật ở Việt Nam vẫn còn bị bỏ ngỏ Hiện nay đã

có rất nhiều nghiên cứu về ứng dụng của đèn LED trong đời sống nói chung và ứng dụng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật nói riêng Nhưng các ứng dụng vẫn chưa được triễn khai đại trà và áp dụng rộng rãi Với mục đích đưa các ứng dụng công nghệ sinh học trong việc phát triễn nông nghiệp bền vững, vừa tăng năng suất cây trồng, tiết kiệm chi phí tối đa có thể mà vẫn đảm bảo chất lượng, chúng tôi thực hiện nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của đèn LED và một số yếu tố giá

thể lên khả năng sinh trưởng và phát triển của cây chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro”

3

2 Mục đích đề tài

Khảo sát các yếu tố giá thể ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển

của chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) và nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống

đèn LED đến quá trình sinh trưởng từ mẫu cấy chồi Từ đó tìm ra các yếu tố thích

hợp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro

3 Đối tượng và phạm vi nghên cứu

Đối tượng nghiên cứu là chồi chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) đươc sử

dụng làm nguồn mẫu để nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố giá thể và hệ

thống đèn LED đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca) in vitro

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát ảnh hưởng của agar lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh giống

chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

- Khảo sát ảnh hưởng của sương xáo lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh

giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

- Khảo sát ảnh hưởng của nước dừa lên sự sinh trưởng tạo cây hoàn chỉnh

giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

- Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đơn sắc lên sự sinh trưởng tạo

cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

- Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED kết hợp lên sự sinh trưởng tạo

cây hoàn chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

- Khảo sát ảnh hưởng của kiểu bổ sung các thành phần của môi trường dinh dưỡng và thời gian bổ sung thêm dinh dưỡng lên khả năng tăng trưởng tạo cây hoàn

chỉnh giống chuối đỏ (Musa acuminata Red Dacca)

4

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu là sách chuyên ngành, tập chí chuyên ngành, các công trình nghiên cứu, các bài báo khoa học trong

và ngoài nước

- Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành bố trí thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố giá thể và hệ thống đèn LED Các thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên Các nghiệm thức được lập lại 3 lần, ghi nhận kết quả trung bình Các số liệu sao khi thu thập được xử lý thống kê bằng phần mềm SAS 9.1 và chương trình MicroSoft Excel 2010

6 Bố cục đồ án

Đồ án tốt nghiệp bao gồm các chương sau:

- Chương 1: Tổng quan tài liệu

- Chương 2: Vật liệu và phương pháp

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Chương 4: Kết luận và kiến nghị

5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật

1.1.1 Giới thiệu khái quát về phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là một thuật ngữ được dùng một cách rộng rãi để nói về việc mô tả các phương thức nuôi cấy các bộ phận thực vật (tế bào đơn, mô,

cơ quan) trong ống nghiệm có chứa môi trường xác định ở điều kiện vô trùng

Mục đích chung của nuôi cấy mô tế bào thực vật là sử dụng các điều kiện như: nhiệt độ, ánh sáng, thành phần dinh dưỡng, các chất điều hòa sinh trưởng thực vật,

để điều khiển quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào, mô nuôi cấy theo mục tiêu và yêu cầu đặt ra

Nuôi cấy mô tế bào thực vật còn là một phương pháp nghiên cứu hiệu quả nhất quá trình phát triển hình thái ở nhiều loài thực vật Phương pháp này giúp mở

ra những hướng mới trong nghiên cứu sinh lý và di truyền thực vật như: cơ chế sinh tổng hợp các chất, sinh lý phân tử - đột biến, sinh lý dinh dưỡng ở tế bào thực vật và nhiều vấn đề sinh học khác,

Tất cả dạng nuôi cấy mô đều được tiến hành qua hai bước:

- Các phần của thực vật hoặc một cơ quan thực vật nào đó được tách ra khỏi phần còn lại Đó là sự tách rời tế bào, mô hay cơ quan đang tương tác lẫn nhau trong một tổ chức thực vật nguyên vẹn

- Các phần tách ra nói trên phải đặt trong môi trường thích hợp để nó có thể

biểu lộ hết bản chất hoặc khả năng đáp ứng của nó

1.1.2 Ưu và nhược điểm nuôi cây mô tế bào thực vật

1.1.2.1 Ưu điểm

- Phương pháp in vitro có khả năng hình thành được số lượng lớn cây giống từ

một mô, cơ quan của cây với kích thước nhỏ khoảng 0,1 – 10 mm Trong khi đó các

- Hệ số nhân giống cao nên có thể sản xuất được số lượng lớn cây giống trong một thời gian ngắn

- Có thể tiến hành quanh năm mà không chịu sự chi phối của điều kiện ngoại cảnh, mùa vụ

- Cây giống in vitro chưa có nhu cấu sử dụng thì có thể bảo quản được trong thời gian dài ở điều kiện in vitro

1.1.2.2 Nhược điểm

- Mặc dù hệ số nhân giống cao nhưng cây giống tạo ra có kích thước nhỏ và đôi khi xuất hiện những dạng cây không mong muốn

- Nhân giống trên môi trường agar thì giá thành vẫn còn cao và thời gian dài

- Cần trang thiết bị hiện đại, kĩ thuật viên có tay nghề cao

- Quy trình nhân giống phức tạp

- Giới hạn của sự đa dạng của dòng sản phẩm nhân giống do cây con tạo ra thường đồng nhất về mặt di truyền

1.1.3 Các phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật

Nuôi cấy mô tế bào thực vật bao gồm:

- Cấy cây: nuôi cấy cây non và cây lớn hơn

7

- Cấy phôi: gồm nuôi cấy các phôi cô lập đã trưởng thành và chưa trưởng thành

- Cấy cơ quan: cấy các cơ quan thực vật tách rời

- Cấy mô hoặc mô sẹo: cấy các loại mô tách ra từ một phần nào đó của một cơ quan thực vật

- Cấy tế bào và huyền phù tế bào: cấy tề bào cô lập hoặc cụm tế bào rất nhỏ trong môi trường lỏng

- Cấy tế bào trần: cấy tế bào trần thực vật là nuôi cấy những tế bào không có thành (vách) được dùng trong kỹ thuật di truyền

- Cấy túi phấn (thể đơn bội): cấy túi phấn hoặc những hạt phấn chưa trưởng thành để thu được tế bào đơn bội hay mô sẹo trong kĩ thuật di truyền

1.1.4 Môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật

Môi trường nuôi cấy mô và tế bào thực vật tuy rất đa dạng nhưng đều gồm một số thành phần cơ bản sau:

- Các muối khoáng đa lượng và vi lượng

- Các vitamin

- Các amino acid

- Nguồn carbon: một số các loại đường

- Các chất điều hoà sinh trưởng

- Các chất hữu cơ bổ sung: nước dừa,…

- Chất làm thay đổi trạng thái môi truờng: các loại thạch (agar)

Tất cả các hợp chất này đều tham gia vào một hoặc nhiều chức năng trong sự

sinh trưởng và phân hoá của thực vật nuôi cấy in vitro

8

Các nhà khoa học sử dụng các môi trường nuôi cấy rất khác nhau Việc lựa chọn môi trường nuôi cấy với thành phần hoá học đặc trưng phụ thuộc vào một số yếu tố:

- Đối tượng cây trồng hoặc mô nuôi cấy khác nhau có nhu cầu khác nhau về thành phần môi trường

- Mục đích nghiên cứu hoặc phương thức nuôi cấy khác nhau (nuôi cấy tạo mô sẹo phôi hoá hoặc phôi vô tính, nuôi cấy tế bào trần hoặc dịch lỏng tế bào, vi nhân giống,…)

- Trạng thái môi trường khác nhau (đặc, lỏng, bán lỏng,…)

1.1.4.1 Các khoáng đa lượng

Đối với cây trồng, các chất vô cơ đóng vai trò rất quan trọng Ví dụ, Mg là một phần của phân tử diệp lục, Ca là thành phần của màng tế bào, N là thành phần quan trọng của amino acid, vitamin, protein và các acid nucleic Tương tự, Fe, Zn

và Mo cũng là thành phần của một số enzyme

Các môi trường khác nhau có hàm lượng và thành phần chất khoáng khác nhau, ví dụ thành phần và nồng độ khoáng của môi trường White hoặc Knop khá nghèo nàn, nhưng lại rất giàu ở môi trường MS và B5

Muối khoáng là thành phần không thể thiếu trong các môi trường nuôi cấy mô

và tế bào thực vật:

- Muối khoáng là các vật liệu (nguồn N, S, P, ) cho sự tổng hợp các chất hữu

cơ Nitơ, lưu huỳnh, phospho là các thành phần không thể thiếu của các phân tử protein, các acid nucleic và nhiều chất hữu cơ khác Calci và acid boric được tìm thấy chủ yếu ở thành tế bào, đặc biệt là canxi có nhiệm vụ quan trọng giúp ổn định màng sinh học

- Đóng vai trò như một thành phần không thể thiếu của nhiều enzyme (là các cofactor): Magie, kẽm, sắt, và nhiều nguyên tố vi lượng là những phần quan trọng của các enzyme

9

- Các ion của các muối hoà tan đóng vai trò quan trọng ổn định áp suất thẩm thấu của môi trường và tế bào, duy trì thế điện hoá của thực vật Ví dụ, K và C rất quan trọng trong điều hoà tính thấm lọc của tế bào, duy trì điện thế và tham gia hoạt hoá nhiều enzyme

Trong môi trường, các muối khoáng được chia thành các nguyên tố vi lượng

và đa lượng:

- Các chất dinh dưỡng đa lượng bao gồm sáu nguyên tố: nitrogene (N), phosphore (P), potasium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg) và lưu huỳnh (S) tồn tại dưới dạng muối khoáng, là thành phần của các môi trường dinh dưỡng khác nhau Tất cả các nguyên tố này là rất cần thiết cho sinh trưởng của mô và tế bào thực vật Môi trường nuôi cấy phải chứa ít nhất 25 mmol/l nitrate và potasium Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy nguồn N cung cấp trong môi trường dưới cả 2 dạng nitrate và amonium (2 – 20 mmol/l) là tốt hơn cả Trong trường hợp chỉ dùng amonium, thì cần phải bổ sung thêm một acid dạng mạch vòng, tricarboxylic acid hoặc một số acid khác nữa (dạng muối), như: citrate, succinate, hoặc malate sao cho mọi ảnh hưởng độc do nồng độ của amonium vượt quá 8 mmol/L trong môi trường được giảm bớt Khi các ion nitrate và amonium cùng hiện diện trong môi trường nuôi cấy, thì ion sau được sử dụng nhanh hơn

Các nguyên tố chính khác, như: Ca, P, S và Mg, nồng độ thường dùng trong khoảng 1 – 3 Mmol/l (Nguyễn Đức Lượng và Lê Thị Thủy Tiên, 2006)

1.1.4.2 Các vitamin

Tất cả các tế bào được nuôi cấy đều có khả năng tổng hợp tất cả các loại vitamin cơ bản nhưng thường là với số lượng dưới mức yêu cầu Để mô có sức sinh trưởng tốt phải bổ sung thêm vào môi trường một hay nhiều loại vitamin Các vitamin là rất cần thiết cho các phản ứng sinh hoá

Thông thường thực vật tổng hợp các vitamin cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của chúng Thực vật cần vitamin để xúc tác các quá trình biến dưỡng khác

10

nhau Khi tế bào và mô dược nuôi cấy in vitro thì một vài vitamin trở thành yếu tố

giới hạn sự phát triển của chúng Các vitamin được sử dụng nhiều nhất trong nuôi cấy mô là: thiamine (B1), acid nicotinic (PP), pyridoxine (B6) và myo-inositol Thiamine là một vitamin căn bản cần thiết cho sự tăng trưởng của tất cả các tế bào Thiamine thường được sử dụng với nồng độ biến thiên từ 0,1 – 10 mg/l Acid nicotinic và pyridoxine thường được bổ sung vào môi trường nuôi cấy nhưng cũng không cấn thiết cho sự tăng trưởng của tế bào nhiều loài thực vật Acid nicotinic thường được sử dụng với nồng độ 0,1 – 5 mg/l, pyridoxine được sử dụng với nồng

độ 0,1 – 10 mg/l Myo-inositol thường được pha chung với dung dịch mẹ của vitamin Mặc dù đây là một carbohydrate chứ không phải là vitamin, nó cũng được chứng minh kích thích cho sự tăng trưởng của tế bào đa số loài thực vật Người ta cho rằng myo-inositol được phân tách ra thành acid ascorbic và peptine và được đồng hóa thành phosphoinositide và phosphatidylinositol có vai trò quan trọng trong sự phân chia tế bào Myo-inositol thường được sử dụng trong môi trường nuôi cấy mô và tế bào thực vật ở nồng độ 50 – 5000 mg/l

Các vitamin khác như biotin, acid folic, acid ascorbic, panthothenic acid, vitamin E (tocopherol), riboflavin và p-aminobenzoic acid cũng được sử dụng trong một số môi trường nuôi cấy Nhu cầu vitamin trong môi trường nuôi cấy nói chung không quan trọng và chúng cũng không cản trở sự tăng trưởng của tế bào Nói chung các vitamin này được thêm vào môi trường chỉ khi nồng độ thyamine thấp hơn nhu cầu cần thiết hoặc để cho huyền phù tế bào có thể tăng trưởng khi mật độ tế bào khởi đầu thấp

Các vitamin sau đây được sử dụng phổ biến: inositol, thyamine HCl (B1), pyridoxine HCl (B6), nicotinic acid, trong đó vitamin B1 là không thể thiếu và được

sử dụng trong hầu hết những môi trường nuôi cấy mô và tế bào thực vật Linsmaier

và Skoog đã khẳng định vitamin B1 là cần thiết cho cho sự sinh trưởng của cây sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng về sự có mặt của nó trong môi trường MS Các tác giả khác cũng khẳng định vai trò rất quan trọng của B1 trong nuôi cấy mô Inositol thường được nói đến như là một vitamin kích thích một cách tích cực đối với sự

11

sinh trưởng và phát triển của thực vật, mặc dù nó không phải là vitamin cần thiết trong mọi trường hợp Các vitamin khác, đặc biệt là nicotinic acid (vitamin B3), calci pantothenate (vitamin B5) và biotin cũng được sử dụng để nâng cao sức sinh trưởng của mô nuôi cấy ảnh hưởng của các vitamin lên sự phát triển của tế bào nuôi cấy in vitro ở các loài khác nhau là khác nhau hoặc thậm trí còn có hại (gây độc) (Nguyễn Đức Lượng và Lê Thị Thủy Tiên, 2006)

1.1.4.3 Nguồn carbohydrate

Nguồn carbohydrate là một thành phần quan trọng trong môi trường nuôi cấy

mô Sự hiện diện của đường trong môi trường cấy là quan trọng cho sự nhân chồi và tăng chiều cao của cây con

Các mẫu nuôi cấy mô thực vật nói chung không thể quang hợp hoặc quang hợp rất thấp do thiếu chlorophyl, nồng độ CO2 và nhiều điều kiện khác Vì vậy phải đưa thêm hợp chất carbohydrate vào môi trường nuôi cấy và hợp chất carbohydrate được sử dụng phổ biến là đường sucrose Lý do nó được sử dụng phổ biến là nó ổn định trong hấp khử trùng và được cây sử dụng

Đường succharose vừa là nguồn carbon cung cấp cho mẫu cấy, đồng thời còn tham gia vào điều chỉnh khả năng thẩm thấu của môi trường Hàm lượng đường cao

mô nuôi cấy khó hút được nước Hàm lượng đường quá thấp là một trong những nguyên nhân gây hiện tượng mộng nước ở mẫu cấy (Debergh, 1991)

1.1.4.4 Nguồn sắt

Hiện nay hầu hết các phòng thí nghiệm đều dùng sắt ở dạng chelate kết hợp với Na2EDTA Ở dạng này sắt không bị kết tủa và giải phóng dần ra môi trường theo nhu cầu của mô thực vật

Sắt rất quan trọng trong sinh tổng hợp chlorophyl: trong lá xanh 80% sắt nằm

trong lục lạp Khi thiếu sắt, toàn bộ sắt sẽ tập trung ở lá

Trong lá non, thiếu sắt sẽ dẫn đến sự giảm nhanh nồng độ chlorophyl do quá trình tổng hợp protein bị ngưng lại Số lượng ribosome cũng giảm mạnh

6 agar có thể rất cứng (Nguyễn Như Khanh, 1990)

1.1.4.6 Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật

Chất điều hoà sinh trưởng thực vật có tên khoa học là phytohormone Đây là những sản phẩm bình thường của quá trình sống ở thực vật, được tham gia vào điều khiển quá trình trao đổi chất và các quá trình hình thành mới các cơ quan ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây Những phytohormone hiện nay được biết nhiều nhất là auxin, gibberrellin, cytokinin, acid abscisic và ethylene

Với một hàm lượng rất ít các chất điều hoà sinh trưởng đã có khả năng gây nên tác động làm thay đổi những đặc trưng về hình thái sinh lý của thực vật và chúng có thể di chuyển trong cây được

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây đã có mặt cùng lúc nhiều chất điều hoà sinh trưởng khác nhau nhưng với tỷ lệ rất khác nhau

a Nhóm Auxin

Auxin (2,4-D) là loại phytohormone được xác định đầu tiên, được tổng hợp ở hầu hết các mô thực vật và có hoạt tính mạnh Auxin được tổng hợp trong ngọn thân, trong mô phân sinh (ngọn và lóng) và lá non, từ tryptophan được tổng hợp trong lá trưởng thành dưới ánh sáng Sau đó, auxin di chuyển xuống rễ và tích tụ trong rễ Trong quá trình phát sinh hình thái, sự di chuyển của auxin có vai trò trong

là 2,4-D, tạo phôi vô tính, tạo rễ,…

Auxin là nhóm chất điều hòa sinh trưởng thực vật được sử dụng thường xuyên trong nuôi cấy mô tế bào thực vật Auxin kết hợp chặt chẽ với các thành phần khác của môi trường dinh dưỡng để kích thích sự tăng trưởng của mô sẹo, huyền phù tế bào và điều hòa sự phát sinh hình thái, đặc biệt là khi nó được phối hợp sử dụng với các cytokinin Sự áp dụng loại và nồng độ auxin trong môi trường nuôi cấy phụ thuộc vào:

- Kiểu tăng trưởng hoặc phát triển cần nghiên cứu

- Hàm lượng auxin nội sinh của mẫu cấy

- Khả năng tổng hợp auxin tự nhiên của mẫu cấy

- Sự tác động qua lại giữa auxin ngoại sinh và auxin nội sinh

Đặc tính của auxin: Auxin có vai trò kích thích sự tăng trưởng và kéo dài tế bào Auxin có khả năng khởi đầu sự phân chia tế bào Đặc điểm chung của các auxin là tính chất phân chia tế bào Các hormone thuộc nhóm này có các hoạt tính như: tăng trưởng chiều dài thân, lóng, tính hướng (sáng, đất), tính ưu thế ngọn, tạo

rễ và phân hóa mạch dẫn

Vai trò của các chất thuộc nhóm auxin được khái quát dưới đây:

- Kích thích phân chia và kéo dài tế bào

- Chồi đỉnh cung cấp auxin gây ra ức chế sinh trưởng của chồi bên Ưu thế chồi đỉnh làm ức chế sinh trưởng của chồi nách Nếu ngắt bỏ chồi đỉnh sẽ dẫn đến

sự phát chồi nách Nếu thay thế vai trò của chồi đỉnh (đã bị ngắt bỏ) bằng một lớp chất keo có chứa IAA thì chồi nách vẫn bị ức chế sinh trưởng

14

- IAA đóng vai trò kích thích sự phân hoá của các mô dẫn

- Auxin kích thích sự mọc rễ ở cành giâm và kích thích sự phát sinh chồi phụ trong nuôi cấy mô

- Auxin có các ảnh hưởng khác nhau đối với sự rụng lá, quả, sự đậu quả, sự phát triển và chín của quả, sự ra hoa trong mối quan hệ với điều kiện môi trường

- Tạo và nhân nhanh mô sẹo (callus)

- Kích thích tạo chồi bất định (ở nồng độ thấp)

Trong số các auxin, IBA và NAA chủ yếu sử dụng cho môi trường ra rễ và phối hợp với cytokinin sử dụng cho môi trường ra chồi 2,4-D và 2,4,5-T rất có hiệu quả đối với môi trường tạo và phát triển callus (Dương Công Kiên, 2003)

b Nhóm cytokinin

Các cytokinin là dẫn xuất của adenine, đây là những hormone liên quan chủ yếu đến sự phân chia tế bào, sự thay đổi ưu thế ngọn và phân hóa chồi trong nuôi cấy mô Các cytokinin được sử dụng thường xuyên nhất là 6-benzylaminopurine (BAP) hoặc 6-benzyladenin (BA), 6-γ-γ-dimethyl-aminopurine (2-iP), N-(2-furfurylamino)-1-H-purine-6- amine (kinetin), và 6-(4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butanylamino) purine (zeatin) Zeatin và 2-iP là các cytokinin tự nhiên, còn BA và kinetin là các cytokinin nhân tạo Nói chung, chúng được hòa tan trong NaOH hoặc HCl loãng

Một số hợp chất được phát hiện trong thời gian gần đây có hoạt tính giống cytokinin là N,N’-diphenylurea (DPU), thidiaziron, N-2-chloro-4-puridyl-N phenyl urea (CPPU) và một số dẫn xuất khác của diphenyl urea Hiệu quả đặc biệt của các hợp chất gốc urea lên sự sinh trưởng của mô thực vật cần phải được nghiên cứu thêm

Tỷ lệ auxin/cytokinin rất quan trọng đối với sự phát sinh hình thái trong các hệ thống nuôi cấy Đối với sự phát sinh phôi, để tạo callus và rễ cần có tỷ lệ auxin/cytokinin cao, trong khi ở trường hợp ngược lại sẽ dẫn đến sự sinh sản chồi

15

và chồi nách Vấn đề quan trọng không kém là nồng độ của hai nhóm chất điều khiển sinh trưởng này Chẳng hạn 2,4-D cùng với BA ở nồng độ 5,0 ppm kích thích

sự tạo thành callus ở Agrostis nhưng nếu dùng ở nồng độ 0,1 ppm chúng sẽ kích

thích tạo chồi mặc dù trong cả 2 trường hợp tỷ lệ auxin/cytokinin là bằng 1 Cơ chế hoạt động của cytokinin là chưa được biết rõ ràng mặc dù có một số kết quả về sự

có mặt của các hợp chất mang hoạt tính cytokinin trong RNA vận chuyển (transfer RNA) Các cytokinin cũng có hoạt tính tổng hợp RNA, tăng hoạt tính enzyme và protein trong các mô nhất định

- Kinetin được phân lập từ chế phẩm DNA cũ hoặc nucleic acid mới sau khi khử trùng ở nhiệt độ cao hay đun sôi Trong cơ thể sống không có kinetin tồn tại, sản phẩm này kích thích sự phát sinh chồi của cây thuốc lá nuôi cấy, nhưng nếu phối hợp xử lý cùng auxin ở tỷ lệ nồng độ thích hợp thì sẽ kích thích quá trình phân chia tế bào (do đó có tên là kinetin) ở các mô không phân hóa

Trong tự nhiên cũng tồn tại một hormone phân bào khác, Letham là người đầu tiên đã phân lập, tinh chế và cho kết tinh thành công hormone phân bào tự nhiên đó

từ nội nhũ đang ở dạng sữa của hạt ngô Hợp chất cytokinin tự nhiên đó được gọi là zeatin

- Tương tự các cytokinin khác, zeatin cũng là một dẫn xuất của adenin Trong thực tiễn nuôi cấy mô người ta chỉ dùng zeatin trong những trường hợp đặc biệt vì giá thành rất đắt, thường thay thế zeatin bằng kinetin hoặc một sản phẩm tổng hợp nhân tạo khác, đó là:

- BAP: Hoạt lực của BAP cao hơn nhiều so với kinetin và bản thân BAP bền vững hơn zeatin dưới tác động của nhiệt độ cao BAP có khả năng làm tăng hình thành các sản phẩm thứ cấp và tăng kích thước của tế bào ở các lá mầm, kích thích

sự nảy mầm của hạt và quá trình trao đổi chất

Cytokinin liên quan tới sự phân chia tế bào, phân hóa chồi v.v, … Trong môi trường nuôi cấy mô, cytokinin cần cho sự phân chia tế bào và phân hóa chồi từ mô sẹo hoặc từ các cơ quan, gây tạo phôi vô tính, tăng cường phát sinh chồi phụ

16

Chức năng chủ yếu của các cytokinin được khái quát như sau:

- Kích thích phân chia tế bào

- Tạo và nhân callus

- Kích thích phát sinh chồi trong nuôi cấy mô

- Kích thích phát sinh chồi nách và kìm hãm ảnh hưởng ưu thế của chồi đỉnh

- Làm tăng diện tích phiến lá do kích thích sự lớn lên của tế bào

- Có thể làm tăng sự mở của khí khổng ở một số loài

- Tạo chồi bất định (ở nồng độ cao)

- Ức chế sự hình thành rễ

- Ức chế sự kéo dài chồi

- Ức chế quá trình già (hoá vàng và rụng) ở lá, kích thích tạo diệp lục

(Dương Công Kiên, 2003)

c Gibberellin

Gibberellin được phát hiện vào những năm 1930 Lịch sử phát hiện nhóm hormone này bắt đầu từ 1895 khi người Nhật nói về bệnh lúa von Năm 1926, xác

định được bệnh đó là do loài nấm Gibberella fujikuroi gây ra Đến những năm 30,

mới phân lập và tinh chế được hoạt chất, được gọi là gibberellin Mãi sau chiến tranh thế giới thứ II năm 1950, người Anh và người Mỹ mới biết đến công trình này của người Nhật Tới nay, người ta đã phát hiện được trên 60 loại thuộc nhóm gibberellic acid Loại gibberellic acid thông dụng nhất trong nuôi cấy mô thực vật là

GA3

Trong đời sống thực vật gibberellin đóng vai trò quan trọng đối với nhiều quá trình sinh lý như: sinh lý ngủ nghỉ của hạt và chồi, sinh lý phát triển của hoa, làm tăng sinh trưởng chiều dài của thực vật

17

Nhưng trong nuôi cấy mô và tế bào thực vật tác dụng của gibberellic acid chưa thật rõ ràng Nhiều tác giả có sử dụng và coi đó là thành phần không thể thiếu của một loại môi trường chuyên dụng nào đó

Trong số hơn 20 chất thuộc nhóm gibberellin, GA3 là chất được sử dụng nhiều hơn cả trong thực tiễn GA3 kích thích kéo dài chồi và nảy mầm của phôi vô tính So với auxin và cytokinin, gibberellin hiếm khi được dùng GA3 có tính hoà tan trong nước

Gibberellin có các chức năng cơ bản sau:

- Các mô phân sinh trẻ, đang sinh trưởng, các phôi non, tế bào đầu rễ, quả non, hạt chưa chín hoặc đang nảy mầm đều có chứa nhiều gibberellic acid

- Kích thích kéo dài chồi do tăng cường phân bào và kéo dài tế bào, ví dụ kéo dài than và đòng lúa sau khi phun GA3, kéo dài đốt thân Các cây lùn thường bị thiếu gibberellin

- Phá ngủ hạt giống hoặc củ giống, ví dụ phá ngủ khoai tây sau thu hoạch

- Kiểm soát sự ra hoa của các cây 2 năm tuổi Năm đầu thân mầm nằm in, sau mùa đông mầm hoa kéo dài đốt rất nhanh và phân hoá hoa

- Kích thích sự nảy mầm của phấn hoa và sinh trưởng của ống phấn

- Có thể gây tạo quả không hạt hoặc làm tăng kích thước quả nho không hạt

- Có thể làm chậm sự hoá già ở lá và quả cây có múi

18

d Abscisic acid

ABA thuộc nhóm các chất ức chế sinh trưởng tự nhiên gây ra sự ngủ nghỉ của chồi, làm chậm sự nảy mầm của hạt và sự ra hoa, đóng khí khổng ABA còn có tác dụng tăng cường khả năng chống chịu của tế bào thực vật đối với điều kiện ngoại cảnh bất lợi, vì vậy ABA được đưa vào môi trường nuôi cấy và mang lại hiệu quả nhất định

Trong nuôi cấy mô và tế bào, ABA có tác dụng tạo phôi vô tính, kích thích sự chín của phôi, kích thích sự phát sinh chồi ở nhiều loài thực vât Các tác dụng cơ bản của ABA là:

- Tham gia vào sự rụng lá, hoa, quả ở hầu hết các cây trồng và gây ra sự nứt quả

- ABA thường được sản sinh khi có các yếu tố ức chế cây trồng như mất nước

Các chức năng cơ bản của Ethylene:

- Gây già hoá lá, kích thích sự rụng lá và quả

19

- Ethylene kìm hãm sự ra hoa của đa số cây Tuy vậy, sự ra hoa của xoài, dứa, một số cây cảnh lại được kích thích bởi ethylene

- Kích thích nở hoa, kích thích sự lão hoá của hoa và lá

1.1.5 Các giai đoạn nuôi cấy mô tế bào thực vật

Nhân giống cây trồng thường trải qua các bước sau:

- Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng

- Tạo thể nhân giống in vitro

- Nhân giống in vitro

- Tái sinh thành cây hoàn chỉnh in vitro

- Chuyển cây ra vườn ươm để thuần hóa

- Tạo cây con bầu đất

- Đưa các cây ra đồng ruộng

- Chọn lọc cây dòng đầu

1.1.5.1 Nuôi cấy đỉnh sinh trường

Mẫu được nuôi cấy thường ở giai đoạn non, quá trình phân chia và phân hóa mạnh Đỉnh sinh trưởng và chồi bên được sử dụng ở hầu hết các loại cây trồng Ngoài ra , chồi đỉnh và chồi non của hạt mới nảy mầm cũng được sử dụng Đỉnh sinh trưởng nhỏ được tách bằng kính lúp Môi trường được sử dụng rộng rãi trong nhân giống hiên nay là môi trường MS Đối với mẫu dễ bị hóa nâu môi trường thường bổ sung thêm than hoạt tính ngâm mẫu với hỗn hợp ascorbic acid và citric acid (25 – 150 mg/l)

1.1.5.2 Tạo thể nhân giống in vitro

Mẫu nuôi cấy được cấy trên môi trường chọn lọc đặc biệt nhằm mục đích tạo

ra thể nhân giống in vitro Có hai thể nhân giống in vitro: thể chồi (multiple shoot)

và thể cắt (cutting) đốt ngoài ra còn có tiền củ (protocorm) Tạo thể nhân giống in vitro dựa vào đặc điểm nhân giống ngoài tự nhiên và cây trồng Tuy nhiên có những

20

cây trồng không có khả năng nhân giống người ta thường nhân giống bằng cách tạo cụm chồi bằng mô sẹo Để tạo thể nhân giống trong môi trường thường bổ sung cytokinin, Auxin, GA3 và các chất hữu cơ khác

1.1.5.3 Nhân giống in vitro

Là giai đoạn quan trọng trong việc nhân giống cây trồng bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật nhằm mục đích tăng sinh khối thể nhân giống Vật liệu nuôi cấy là những thể chồi, đôi khi nồng độ chất sinh trưởng giảm thấp cho phù hợp với quá trình nuôi cấy kéo dài Điều kiện nuôi cấy thích hợp giúp cho quá trình tăng

sinh được nhanh chóng Cây nhân giống in vitro có trạng thái sinh lý trẻ và được

duy trì trong thời gian vô hạn

1.1.5.4 Tái sinh cây hoàn chỉnh in vitro

Đây là giai đoạn tạo cây con hoàn chỉnh có đầy đủ thân lá và rễ chuẩn bị chuyển ra vườn ươm Cây con phải khỏe mạnh nhằm đảm bảo sức sống khi ra môi trường ngoài Các chất có tác dụng tạo chồi được loại bỏ thay vào đó là các chất kích thích quá trình tạo rễ Điều kiện nuôi cấy tương tự với quá trình nuôi cấy ngoài

tự nhiên, một bước thuần hóa trước khi được tách ra khỏi điều kiện in vitro Thường

dùng các nhóm chất thuộc nhóm Auxin kích thích tạo rễ

1.1.5.5 Chuyển cây con in vitro ra vườn ươm

Đây là giai đoạn khó khăn nhất trong quá trình nhân giống vô tính Cây in vitro được nuôi cấy trong điều kiện ổn định về dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ Khi

chuyển ra đất với điều kiện tự nhiên hoàn toàn khác cây con dễ bị mất nước, mau bị héo Để tránh tình trạng này vườn ươm nuôi cấy mô phải mát, cường độ ánh sáng thấp, nhiệt độ không khí mát, độ ẩm cao,… cây con thường được cấy trong luốn ươm có cơ chất dễ thoát nước, tơi xốp giữ được ẩm Trong những ngày đầu cần được phủ bằng nilon để giảm quá trình thoát hơi nước Rễ được tạo ra trong quá trình nuôi cấy mô sẽ dần lụi đi rễ mới xuất hiện Cây con thường được xử lý với chất kích thích ra rễ bằng cách ngâm hay phun lên lá để rút ngắn thời gian ra rễ

21

1.1.5.6 Nhân giống ex vitro

Cây con sau khi chuyển ra luống ươm hay cấy vào bầu đất sau 7 – 8 ngày thì bắt đầu ra rễ Sau đó phun dinh dưỡng với hỗn hợp N, P, K (1 g/l cho mỗi loại) Tuy

nhiên trong quá trình nhân giống in vitro có nhiều tốn kém thì cây con được sử

dụng như là cây mẹ và được tiếp tục nhân giống trên luống ươm Điều kiện nhân giống trên luống ươm phải tiếp tục đảm bảo cây mẹ ở trạng thái tốt nhất bằng cách giảm dinh dưỡng, duy trì độ ẩm cao, nhiệt độ không khí thấp,… hệ số nhân giống trên luống ươm càng cao giúp cho việc giảm giá thành có ý nghĩa

1.1.5.7 Cây con trong bầu đất

Cây con từ ống nghiệm hay được nhân giống trên luống ươm được cấy trên luống đất 15 – 20 ngày cho cây ra rễ và phát triển khỏe, sau đó được cấy vào bầu đất (cây chuối) Bầu đất có cơ chất xốp đầy đủ các chất dinh dưỡng tỉ lệ đất với phân là bằng nhau, ngoài ra hàng tuần được phun dinh dưỡng khoáng 1 – 2 lần/tuần thường phun khoáng có tỷ lệ N-P-K là 20-20-20 Thời gian cây con ở giai đoạn bầu đất phụ thuộc đặc điểm cây trồng 2,5 tháng (cây chuối) Cây bầu đất được đặt ở nơi

có ánh sáng, độ ẩm cao, nhiệt độ không khí mát mẻ để cây phát triển nhanh và khỏe

1.1.5.8 Trồng cây ra ruộng

Cây con sau khi đạt được kích thước về chiêu cao, số lá, đường kính thân thích hợp sẽ được chuyển ra đất trồng ở đồng ruộng Duy trì độ ẩm cao trong giai đoạn này giúp cây thích nghi dần với điều kiện tự nhiên, các nhân tố nông học khác được tác động giống như cây trồng tập quán

1.1.5.9 Chọn lọc cây đầu dòng

Là vấn đề quan trọng đối với cây ăn trái nhằm tạo ra một quần thể đồng đều có năng suất cao và ổn định Những cây được chọn đầu dòng được đưa vào nhân giống trở lại bằng nuôi cấy mô

22

Hiện tại công nghệ nhân giống được ứng dụng nhiều trong kinh tế để giải quyết nhu cầu về giống cho sản xuất, giống cho cây lâm nghiệp, trồng rừng, rau, ngũ cốc, cây ăn trái, hoa, cây dược liệu

1.1.6 Các vấn đề liên quan đến in vitro

1.1.6.1 Tính bất định về mặt di truyền

Mặc dù kỹ thuật nhân giống vô tính được sử dụng nhằm mục đích tạo ra quần thể cây trồng đồng nhất với số lượng lớn nhưng phương pháp này cũng tạo ra những quần thể biến dị tế bào soma qua nuôi cấy mô sẹo và nuôi cấy tế bào đơn Những biến dị này được nghiên cứu vận dụng vào cải thiện giống cây trồng nhưng rất ít những biến dị có lợi được báo cáo

Tần số biến dị hoàn toàn khác và không lặp lại Nuôi cấy mô sẹo và tế bào đơn

có sự biến dị nhiều hơn nuôi cấy chồi đỉnh

Cây trồng biến dị tế bào soma qua nuôi cấy thường là biến dị về chất lượng, số lượng và năng suất, biến dị này không di truyền Nguyên nhân biến dị chưa được làm sáng tỏ nhưng chủ yếu là do những biến đổi trong vật chất di truyền như đứt gãy, chuyển đoạn DNA hoặc đảo đoạn Những nguyên nhân gây biến dị soma là:

- Kiểu di truyền

- Thể bội: cây đa bội thể tần số biến dị cao hơn so với cây nhị bội

- Số lần cấy truyền: số lần cấy truyền càng cao thì tần số biến dị càng lớn

- Loại mô

Biện pháp khắc phục

- Hạn chế số lần cấy chuyền

- Thay nguồn mẫu mới

1.1.6.2 Ảnh hưởng mẫu nuôi cấy

Các nhân tố khi chọn mẫu cấy bao gồm kiểu gene, cơ quan được chọn, tuổi sinh lý, mùa vụ, giải đoạn sinh trưởng, độ khỏe của mẫu và nguồn mẫu:

- Sức sống của mẫu: mẫu cây mẹ có ảnh hưởng rất quan trọng đến nuôi cấy in vitro Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng để lại virus sản xuất ra cây sạch bệnh

1.1.6.3 Sản sinh các chất độc từ mẫu cấy

Hiện tượng mẫu hóa nâu hay bị đen làm chết mẫu hay làm giảm sự tăng trưởng Nguyên nhân của hiện tượng này là do mẫu cấy có chứa nhiều tannin hay hidroxyphenol có nhiều trong mô già hơn mộ sẹo

Một số biện pháp làm giảm sự hóa nâu mẫu:

- Tách các phần tử phenol ra khỏi môi trường

- Bổ sung chất khử redox (oxidation-redution) phenol vào môi trường

- Ngăn chặn sự hoạt động của enzyme phenolase

- Giảm sự phenol có sẵn trong mẫu bằng môi trường lỏng giống môi trường rắn

- Mẫu chuẩn bị có vết cắt nhỏ, để ngoài vài giờ trước khi cấy, hay nơi cấy trong môi trường không có ánh sáng

Than hoạt tính được đưa vào môi trường để hấp thụ chất kiềm hãm phenol, ngăn chặn quá trình hóa nâu hay đen, đặc biệt có hiệu quả trên cây chuối nồng độ thường là 0,2 g/l Tuy nhiên than hoạt tính sẽ làm chậm quá trình phát triển của mô

do hấp thụ chất kích thích sinh trưởng và các chất khác Polyvinylpyrolidone (PVP) một chất thuộc loại polyamide, hấp thụ phenol qua vòng hydrogene, ngăn chặn sự hóa nâu, hiệu quả phụ thuộc vào loại cây trồng khác

24

Giảm sự hóa nâu bằng cách cho các chất khử quá trình oxi hóa vào môi trường ngăn chặn sự oxi hóa phenol Chất khử thường dùng: vitamin C, acid citric, L-cystein, mecaptoethanol Phương pháp quan trọng là phối hợp vitamin C và acid citric

Phương pháp khắc phục:

- Sử dụng mẫu cấy nhỏ từ mô sẹo

- Gây vết thương trên mẫu nhỏ nhất khi khử trùng

- Ngâm mẫu vào dung dịch vitamin C và acid citric vài giờ trước khi cấy

- Nuôi cấy mẫu trong môi trường lỏng, O2 thấp không có đèn 1 – 2 tuần chuyển mẫu từ môi trường có nồng độ chất kích thích sinh trưởng thấp sang môi trường có nồng độ cao

1.1.7 Giới thiệu sơ lược về ánh sáng LED

Trong thời gian gần đây, nhiều nhà nghiên cứu rất quan tâm đến việc sử dụng các nguồn ánh sáng nhân tạo (đèn compact, đèn LED) tiết kiệm điện năng trong nuôi cấy mô và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể, trong đó đặc biệt là nguồn ánh sáng đơn sắc từ đèn LED (Light Emitting Diodes) đang được quan tâm Do quan phổ đèn LED gần trùng với quan phổ hấp thụ của các diệp lục tố có ở cây trồng nên các loại cây trồng có thể hấp thụ tối đa để chuyển hóa năng lượng đèn LED thành năng lượng tế bào, trong khi hiệu suất sử dụng của cây đối với năng lượng ánh sáng mặt trời và các nguồn ánh sáng trắng của đèn huỳnh quang chỉ vào khoảng 35%

1.1.7.1 Giới thiệu về đèn LED

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là Diode phát quang), là các diod có khả năng phát ra ánh sáng nhìn thấy hay tia hồng ngoại, tử ngoại Công nghệ LED công nghệ chiếu sáng bằng 2 điện cực với sự hỗ trợ của các vật liệu bán dẫn và công nghệ nano Cũng giống như diod, LED được cấu tạo từ 1 khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n Trong hai khôi bán dẫn, một khối chứa các

25

điện tử điện tích âm và khối còn lại mang những lỗ trống điện tích dương Khi chứng gặp nhau, các điện tích âm và dương kết hợp với nhau, tạo ra các electron giải phóng năng lượng dưới dạng lượng tử ánh sáng Đèn LED (khác với bóng LED) được định nghĩa là tổ hợp bóng LED Một bộ đèn LED gồm nhiều diod phát sáng thật nhỏ Chúng phát ra những chùm sáng có độ dài sóng rất hẹp chứ không bao quát và dư thừa dẫn đến sự phát nóng như ánh sáng trắng của đèn cao áp vẫn được dùng trong chiếu sáng cây trồng Đèn LED không sử dụng nguồn điện 2 chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng nguồn điện 1 chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường

có bộ lọc và bộ điều khiển đi kèm

Hiện tượng biến điện bằng ánh sáng Round phát hiện đầu tiên vào năm 1907 ở phòng thí nghiệm Marconi Ông đã dùng một dây dẫn và tinh thể Silic các-bua (SiC) Đến năm 1962, LED đầu tiên phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy là loại LED

đỏ, do Nick Holonyak, Jr phát hiện ra khi đang làm việc cho công ty General Electric

Đến năm 1968, LED rất đắt tiền khoảng 200 USD mà lại ích ứng dụng Năm

1968, công ty Monsanto là công ty đầu tiên sản xuất LED hàng loạt dùng gali asen phosphorus (GaAsP) Bốn năm sau, George Craford đã phát minh ra LED vàng đầu tiên và đã cải thiện độ sáng lên 10 lần cho LED đỏ cũng như LED đỏ-cam Đèn LED thực sự được thương mại hóa thành công vào năm 1970 khi công ty Fairchild Semiconductorbán ra thị trường 5 xu Mỹ cho mõi bóng LED

1.1.7.2 Ưu và nhược điểm của đèn LED

Đèn LED có nhiều ưu điểm như tiết kiệm công suất từ 90% so với đèn sợi đốt

và 50% so với bóng đèn compact Một bóng đèn LED công suất 5W có thể cho ánh sáng tương đương với một bóng đèn thông thường công suất 20W Lượng nhiệt sinh

ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất nhiều (gần như không đáng kể) so với các loại bóng đèn thông thường hiện nay

Ưu điểm đặc biệt được quan tâm nhiều nhất là tính năng an toàn của đèn LED, không độc hại, thân thiện với môi trường Khi hoạt động không sinh ra các tia hồng

Bên cạnh đó đèn LED còn những ưu điểm khác:

- Tuổi thọ đèn cao, khoảng 35.000 đến 50.000 giờ lớn hơn nhiều lần so với bóng đèn huỳnh quang và sợi đốt

- Kích thước của bóng đèn LED rất nhỏ Vì vậy có thể bố trí dễ dàng

- Đèn LED có thể phát ra màu sắc như ý muốn mà không cần bộ lọc màu theo phương pháp truyền thống Màu sắc của đèn phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó Ví

dụ như đèn LED màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như nhôm, gali, asen Đèn LED màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp phosphorus màu vàng bên ngoài đèn LED xanh da trời

- Độ sáng tối: đèn LED có thể dễ dàng điều chỉnh độ sáng tối bằng phương pháp điều chế chế độ rộng xung hoặc tăng giảm dòng điện tác động

Bên cạnh ưu điểm trên thì đèn LED cũng có một số nhược điểm nhỏ như sau:

- Trên cơ sở chi phí đầu tư ban đầu, bóng đèn LED hiện đắt hơn

- Khoảng cách chất lượng của các loại đèn LED trên thị trường quá xa nhau Nhiều người sử dụng bóng đèn LED bị nhằm lẫn về chất lượng của bóng đèn LED Mua phải bộ đèn có chíp LED kém chất lượng, dẫn đến bóng đèn LED giảm độ sáng nhanh và đổi sang màu ánh sáng khác sau một thời gian ngắn sử dụng chỉ khoảng 2 tháng)

- Phần lớn hiệu xuất bóng đèn LED phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh của môi trường hoạt động, gây ảnh hưởng đến các thiết bị đèn LED tác động lên

1.1.7.3 Ảnh hưởng của đèn LED đến nuôi cấy mô tế bào thực vật

Ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển trực tiếp của thực vật Ánh sáng tham gia và nhiều quá trình sinh lý của thực vật, trong đó có quá trình quang hợp, ngoài ra còn có quang phát sinh hính thái, tính hướng sáng Mức độ ảnh hưởng của yếu tố ánh sáng tới thực vật phụ thuộc vào cường độ, chất lượng và thời gian chiếu sáng (Dương Tấn Nhựt, 2011) Ở một số nghiên cứu khác cho thấy ánh sáng có ảnh hưởng lớn đến đặc tính của cây trồng như kích thước, kết cấu, hình ảnh màu sắc lá, thời gian ra hoa,

hương vị của quả (Eskins et al.,1996), trọng lượng khô, chiều cao cây, độ dài của lá

và số lượng lục lap trong mỗi tế bào Ánh sáng đỏ có vai trò quan trọng trong quang hợp và tổng hợp tinh bột của thực vật, ánh sáng xanh lại thể hiên vai trò trong hình thành chlorophyl, phát triển lục lạp, đóng mở khí khổng và quang phát sinh hình thái (Akoyunoglou và Anni, 1984)

Hiện nay, đèn huỳnh quang đang được sử dụng chủ yếu trong nuôi cấy mô tế bào thực vật Tuy nhiên, ánh sáng trắng tạo ra từ đèn huỳnh quang là một tổ hợp ánh sáng có các bước sóng khác nhau từ 380 – 800 nm, trong số các bước sóng này

có những bước sóng thực vật không có khả năng sử dụng hoặc gây tổn thương đến thực vật (Dương Tấn Nhựt và Nguyễn Bá Nam, 2009) Ngoài ra đèn huỳnh quang còn gây ra hiện tượng tỏa nhiệt cao trong quá trình vận hành, không có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật Chi phí bảo trì cho đèn huỳnh quang cao, tốn kém, tuổi thọ thấp Để khắc phục các nhược điểm trên, nhiều nhà nghiên cứu rất quan tâm đến việc sử dụng các nguồn ánh sáng nhân tạo (đèn compact, đèn LED) trong nuôi cấy mô và đạt nhiều thành tựu đáng kể, trong đó đặc biệt là nguồn chiếu sáng đơn sắc từ đèn LED Do quang phổ đèn LED gần trùng với quang phổ hấp thụ