Untitled 38 Khoa học Công nghệ và đổi mới sáng tạo Số 6 năm 2020 Các hệ thống chiếu sáng trong vi nhân giống cây trồng Vi nhân giống cây trồng từ lâu đã sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo (đèn FL, sodium[.]
Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Hệ thống Wpt-Lp: giải pháp nâng cao hiệu vi nhân giống trồng GS.TS Dương Tấn Nhựt, TS Nguyễn Bá Nam, TS Hoàng Thanh Tùng Viện nghiên cứu Khoa học tây nguyên, VASt Trong vi nhân giống, giá thành chất lượng giống phụ thuộc lớn vào chi phí điện cho việc thắp sáng làm mát phịng ni cấy (65%) Do vậy, việc tìm giải pháp tối ưu ứng dụng công nghệ 4.0 vào vi nhân giống thực vật chủ đề thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Để giải vấn đề này, nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên (TNI) tiên phong việc kết hợp truyền điện không dây (WPT) với hệ thống nuôi cấy LED uni-Pack (LP) thành hệ thống WPT-LP cho vi nhân giống số đối tượng trồng có giá trị kinh tế Kết cho thấy, việc sử dụng WPT-LP giúp tiết kiệm không gian nuôi cấy đáng kể so với hệ thống chiếu sáng thông thường đèn huỳnh quang (FL) gia tăng sinh trưởng phát triển hoa cúc dâu tây nhân giống in vitro Trong tương lai, hệ thống dự kiến thiết kế mở rộng cho phịng thí nghiệm ni cấy mơ kết hợp với tự động hóa dựa công nghệ 4.0 Các hệ thống chiếu sáng vi nhân giống trồng Vi nhân giống trồng từ lâu sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo (đèn FL, sodium cao áp, halogen sợi đốt) cho sản xuất giống Trong đó, đèn FL sử dụng phổ biến ngành công nghiệp sản xuất giống kỹ thuật nuôi cấy mô Tuy nhiên, việc sử dụng đèn FL tiêu thụ 65% tổng lượng điện phịng thí nghiệm ni cấy mơ - chi phí cao tổng lượng điện tiêu thụ Do vậy, nhà nghiên cứu liên tục tìm kiếm nguồn ánh sáng hiệu Đèn LED (light-emitting diode) nguồn sáng đầy hứa hẹn cho sinh trưởng thực vật môi trường nuôi cấy in vitro Luận án tiến sỹ GS Dương Tấn Nhựt (1996-2002) tiên phong nghiên cứu tác động ánh sáng LED lên sinh trưởng phát triển nhiều đối tượng trồng (bạch đàn, hồ điệp, chuối, địa lan, lan ý ) 38 Số năm 2020 điều kiện ni cấy in vitro, từ đưa tỷ lệ chiếu sáng thích hợp LED đỏ kết hợp với LED xanh nhằm gia tăng chất lượng giống thích nghi điều kiện vườn ươm Đây nghiên cứu đặt móng cho nghiên cứu ứng dụng đèn LED vi nhân giống trồng Việt Nam Hệ thống chiếu sáng LED với tỷ lệ thích hợp ứng dụng thành cơng số loài trồng cúc, lily, lan hài, thu hải đường, sâm Ngọc Linh… nhóm nghiên cứu (từ năm 2002 đến nay) Những trồng nuôi cấy hệ thống đèn LED sinh trưởng phát triển tốt điều kiện in vitro mà điều kiện ex vitro hệ thống Wpt-Lp Trong năm qua, đèn LED phát triển nguồn chiếu sáng nuôi cấy mô tế bào thực vật So với đèn FL, đèn LED có khoa học - cơng nghệ đổi sáng tạo số ưu điểm kích thước thể tích nhỏ, tuổi thọ cao bước sóng kiểm sốt Năm 2007, nghiên cứu nhóm sinh viên thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ) làm chấn động dư luận thực nghiên cứu WPT cảm ứng điện (nghiên cứu đăng Tạp chí Science) Tuy nhiên, thiết bị ứng dụng vi nhân giống thực vật chưa nghiên cứu Dựa kết nghiên cứu chúng tôi, luận án tiến sỹ TS Nguyễn Bá Nam (2010-2016) nghiên cứu ảnh hưởng hưởng đèn LED lên sinh trưởng phát triển số trồng có giá trị kinh tế (cúc, dâu tây, lan Hồ Điệp, sâm Ngọc Linh) Việt Nam thiết kế hệ thống kết hợp cơng nghệ chiếu sáng LED WPT (hình 2) Trước đây, để gia tăng không gian sử dụng phịng ni cấy mơ, kệ ni cấy thiết kế nhiều tầng hơn, khoảng cách bóng đèn hộp ni cấy ngắn lại Tuy nhiên, việc giảm độ cao bóng đèn làm giảm tính đồng ánh sáng đến hộp ni cấy Ngồi ra, phương pháp khác thực để gia tăng hiệu sử dụng không gian, thay đổi hướng chiếu sáng cách xếp chồng hộp nuôi cấy lắp đặt đèn thực khoai tây Thế nhưng, mẫu cấy có xu hướng hướng sáng cong phía bóng đèn, khơng nhận đầy đủ ánh sáng biên, phương pháp chiếu sáng theo hướng ngang khơng ứng dụng rộng rãi Để gia tăng hiệu sử dụng không gian, hệ thống nuôi cấy UNIPACK đưa có nhược điểm cung cấp điện riêng cho hộp nuôi cấy nên cần sử dụng lượng lớn dây cáp điện Vì vậy, hệ thống WPT-LP nghiên cứu thiết kế dựa cơng nghệ chiếu sáng LED kết hợp với WPT có tiềm lớn việc thiết kế hệ thống chiếu sáng hiệu tiết kiệm không gian phịng ni cấy mơ Ứng dụng vi nhân giống hoa cúc dâu tây Hình Sơ đồ khối mạch phát (a) nhận điện trường (B) hệ thống WPt-LP Hình Hệ thống WPt-LP tnI Những đối tượng trồng sử dụng để nghiên cứu hiệu hệ thống WPT-LP cúc dâu tây (hai đối tượng trồng có giá trị kinh tế Lâm Đồng) Kết nghiên cứu TS Nguyễn Bá Nam cộng (2016) cơng bố Tạp chí Planta Daninha Cây cúc in vitro sinh trưởng hệ thống chiếu sáng LED cho kết tốt so với đèn FL, thể rõ tiêu sinh trưởng sau tuần ni cấy (hình 3) Ngoài ra, hiệu chuyển đổi lượng điện thành sinh khối chất khô thu hệ thống cải tiến cao so với đèn FL Hơn nữa, cúc có hình thái bình thường hệ thống WPT-LP, chứng tỏ điện từ trường không ảnh hưởng đến mẫu cấy Tỷ lệ sống cúc hệ thống sử dụng đèn LED cao so với đèn FL Cây cúc có nguồn gốc điều kiện chiếu sáng khác in vitro tiếp tục sinh trưởng hoa sau 16 tuần trồng điều kiện vườn ươm, khơng có biểu bất thường từ hệ thống WPT-LP Số năm 2020 39 Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo thường, hệ thống WPT-LP gia tăng sử dụng không gian gấp lần diện tích ni cấy Đây bước tiến nghiên cứu ứng dụng WPT để vi nhân giống số loài trồng cung cấp cho hội nghiên cứu tác động kết hợp ánh sáng điện từ trường tăng trưởng phát triển thực vật Hình Sinh trưởng cúc sau tuần điều kiện vườn ươm tnI Các đáp ứng sinh trưởng dâu tây hệ thống chiếu sáng LED cho kết tốt so với đèn FL, thể rõ tiêu khối lượng tươi, khối lượng khô chiều cao sau tuần ni cấy (hình 4) Cũng giống thí nghiệm cúc, hệ thống LED chiếu sáng riêng lẻ hộp nuôi cấy LP WPT-LP cho thông số chuyển đổi lượng điện thành sinh khối cao so với LED tuýp đèn FL Ngoài ra, dâu tây sinh trưởng hệ thống WPT-LP có hình thái bình thường, chứng tỏ điện từ trường không ảnh hưởng đến mẫu cấy Sự sinh trưởng khác dâu tây hệ thống chiếu sáng in vitro dẫn đến khác q trình thích nghi giai đoạn vườn ươm Tỷ lệ sống sinh trưởng dâu tây hệ thống sử dụng đèn LED tốt so với đèn huỳnh quang Hình Sinh trưởng dâu tây hệ thống chiếu sáng khác thay lời kết Kết nghiên cứu cho thấy, hệ thống WPT-LP có hiệu tương đương tốt so với hệ thống LP điều kiện ánh sáng LED đèn FL Không giống hệ thống chiếu sáng thông 40 Số năm 2020 Hình Mơ hình dự kiến mở rộng hệ thống WPt-LP tương lai cho phịng thí nghiệm ni cấy mơ Với cải tiến thử nghiệm tiến hành, hy vọng hệ thống WPT-LP hữu ích hầu hết hệ thống phịng ni cấy mô sản xuất nhiều đối tượng trồng có giá trị kinh tế khác (hình 5) Việc kết hợp hệ thống WPT-LP với công nghệ 4.0 nhằm điều khiển tự động kiểm soát hoạt động hệ thống nhóm nghiên cứu hướng tới nhằm gia tăng hiệu nhân giống hoạt động hệ thống Trong tương lai, sử dụng smart phone điều khiển hệ thống khơng dây cho phịng ni cấy mơ nhằm đáp ứng việc tiết kiệm điện đảm bảo chất lượng giống theo dõi sinh trưởng giống thông qua điều khiển hệ thống chiếu sáng LED việc mà nhóm nghiên cứu quan tâm ? ... khác (hình 5) Vi? ??c kết hợp hệ thống WPT-LP với công nghệ 4.0 nhằm điều khiển tự động kiểm soát hoạt động hệ thống nhóm nghiên cứu hướng tới nhằm gia tăng hiệu nhân giống hoạt động hệ thống Trong... vậy, hệ thống WPT-LP nghiên cứu thiết kế dựa công nghệ chiếu sáng LED kết hợp với WPT có tiềm lớn vi? ??c thiết kế hệ thống chiếu sáng hiệu tiết kiệm khơng gian phịng ni cấy mô Ứng dụng vi nhân giống. .. trưởng dâu tây hệ thống chiếu sáng khác thay lời kết Kết nghiên cứu cho thấy, hệ thống WPT-LP có hiệu tương đương tốt so với hệ thống LP điều kiện ánh sáng LED đèn FL Không giống hệ thống chiếu sáng