BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ DOI: 10.15625/vap.2022.0087 NGHIÊN CỨU TÁI SINH IN VITRO VÀ SINH TRƯỞNG EX VITRO CÂY TẦM BÓP NAM MỸ (Physalis peruviana Linnaeus) Nguyễn Thị Thanh Hằng1, Nguyễn Thị Phượng Hồng1, Phan Xn Hun1,* Tóm tắt Cây tầm bóp Nam Mỹ (Physalis peruviana Linnaeus) giống ăn nhập nội có giá trị kinh tế, có nhiều chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe người Hiện giới có cơng bố nghiên cứu nhân giống in vitro tầm bóp Nam Mỹ, nước ta chưa có công bố Trong nghiên cứu này, nghiên cứu nhân giống in vitro tầm bóp Nam Mỹ sinh trưởng phát triển cấy mô điều kiện nhà màng Kết cho thấy, môi trường MS bổ sung 0,5 mg/L BA kết hợp 0,1 mg/L NAA tốt đến tái sinh sinh trưởng chồi in vitro (chiều cao chồi 6,51 cm, 4,30 đốt/chồi, chồi/mẫu) Môi trường MS bổ sung 0,1 - mg/L NAA phù hợp đến tạo rễ in vitro, với tỷ lệ 100 % Giá thể vụn xơ dừa tốt để chuyển cấy mô vườn ươm, với tỷ lệ sống 100 % chiều cao 7,34 cm Cây tầm bóp Nam Mỹ cấy mô sinh trưởng phát triển tốt giá thể vụn xơ dừa điều kiện nhà màng, sau 30, 45 60 ngày ni trồng có chiều cao tương ứng 14,66 ; 45,57 69,62 cm Tất hoa sau 60 ngày nuôi trồng, sau 90 ngày chín, khối lượng tươi 7,34 g/quả Từ khóa: Cây tầm bóp Nam Mỹ, giá thể, môi trường MS, phát triển, sinh trưởng ĐẶT VẤN ĐỀ Cây tầm bóp Nam Mỹ (Physalis peruviana Linnaeus) giống ăn trái có giá trị kinh tế xếp hạng 10 loại trái ngon giới theo đánh giá trang Mysterious World, có nhiều chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe người (Wu cộng sự, 2004; Wu cộng sự, 2005; Ramadan Moersel, 2007; Islam Mohammed, 2016.) Do đó, việc tiến hành nghiên cứu nhân giống in vitro nuôi trồng hóa tầm bóp Nam Mỹ nước ta vấn đề cần thiết Trên giới có nhiều cơng bố nghiên cứu in vitro tầm bóp Nam Mỹ như: khử trùng mẫu, tái sinh chồi, tạo rễ từ mẫu lá, đốt thân, chồi ngọn, mầm, tru trụ mầm, hạt nhân tạo Bên cạnh có cơng bố nghiên cứu chuyển cấy mô điều kiện ex vitro thành công (Otroshy cộng sự, 2013; Ramar cộng sự, 2014; Islam Mohammed, 2016; Guney cộng sự, 2016; Radomir cộng sự, 2018; Mascarenhas cộng sự, 2019) Nhưng nước ta chưa có cơng bố nghiên cứu nhân giống in vitro sinh trưởng phát tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ điều kiện nhà màng Theo phương pháp nhân giống truyền thống hạt giâm cành có nhược điểm như: bị phân ly tính trạng, hạt giống có tỉ lệ nảy mầm thấp; không tạo số lượng lớn giống để trồng quy mô công nghiệp, giống khơng đồng nhất, bị nhiễm bệnh thối hóa, sinh trưởng phát triển cho suất thấp Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật nhân giống in vitro tầm bóp Nam Mỹ khắc phục hạn chế phương pháp nhân giống trồng truyền thống Kết nghiên cứu góp phần cung Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam * Email: phanxuanhuyen1974@gmail.com PHẦN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 783 cấp liệu khoa học nghiên cứu nhân giống in vitro tầm bóp Nam Mỹ hướng đến cung cấp giống cấy mô PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Những cành non tầm bóp Nam Mỹ trồng Viện Nghiên cứu Khoa học Tây Nguyên (Hình 1a) chọn để khử trùng mẫu đưa vào ống nghiệm Mẫu sau thu rửa nước xà phịng, sau khử trùng cồn 70o thời gian phút, rửa lại mẫu nước cất vô trùng lần Cuối khử trùng dung dịch NaOCl % thời gian 10 phút, rửa lại mẫu nước cất vô trùng lần Mẫu sau khử trùng cắt thành đoạn khoảng cm có mang đốt thân cấy mơi trường MS (Murashige Skoog, 1962) bổ sung 0,1 mg/L BA (Phan Xuân Huyên cộng sự, 2017) Những chồi in vitro tái sinh từ mẫu khử trùng sử dụng làm nguồn vật liệu cho thí nghiệm (Hình 1b) 2.2 Mơi trường điều kiện ni cấy, nuôi trồng MS môi trường sử dụng cho nghiên cứu nhân giống in vitro, tùy theo mục đích thí nghiệm mà bổ sung độc lập phối hợp chất kích thích sinh trưởng như: BA (6-benzyl adenin), kinetin NAA (Naphthalene axetic acid) Giá thể nghiên cứu giai đoạn ex vitro vụn xơ dừa cát Đối với thí nghiệm in vitro, thời gian chiếu sáng giờ/ngày, cường độ ánh sáng 34 µmol.m-2.s-1, nhiệt độ 25 ± °C độ ẩm khơng khí 75-85 % Những thí nghiệm ex vitro thực nhà màng có mái nylon trắng che mưa, với nhiệt độ trung bình 18-21 oC, độ ẩm trung bình 82 % theo ánh sáng tự nhiên 2.3 Bố trí thí nghiệm 2.3.1 Ảnh hưởng BA kinetin kết hợp với NAA đến tái sinh sinh trưởng chồi in vitro Những đốt thân tầm bóp Nam Mỹ in vitro (Hình 1b) cấy mơi trường MS có bổ sung chất điều hòa sinh trưởng BA (0, 0,5, 1, 1,5, mg/L) kinetin (0; 0,5; 1; 1,5; mg/L) kết hợp 0,1 mg/L NAA, 30 g/L sucrose, 10 g/L agar, pH 5,8 Mỗi nghiệm thức cấy 15 mẫu, sau 30 ngày nuôi cấy tiến hành thu số liệu Chỉ tiêu theo dõi chiều cao chồi (cm), số chồi/mẫu, số đốt/chồi hình thái chồi 2.3.2 Ảnh hưởng NAA đến tạo rễ in vitro Những chồi tầm bóp Nam Mỹ in vitro (Hình 1b) cấy mơi trường MS có bổ sung 0, 0,1, 0,5, mg/L NAA, 30 g/L sucrose, 10 g/L agar, pH 5,8 Mỗi nghiệm thức cấy 15 mẫu, sau 20 ngày nuôi cấy tiến hành thu số liệu Chỉ tiêu theo dõi chiều dài rễ (cm), số rễ/cây, tỷ lệ tạo rễ (%) hình thái 2.3.3 Ảnh hưởng giá thể đến tỷ lệ sống sinh trưởng cấy mơ chuyển ngồi vườn ươm Những tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ có đầy đủ thân rễ có chiều cao khoảng cm (Hình 2a) trồng giá thể vụn xơ dừa, cát 1/2 vụn xơ dừa kết hợp 1/2 cát Mỗi BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM 784 nghiệm thức trồng 20 cây, sau 20 ngày nuôi trồng chăm sóc tiến hành thu số liệu: chiều cao cây, tỷ lệ sống hình thái 2.3.4 Ảnh hưởng giá thể vụn xơ dừa đến sinh trưởng phát triển tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ điều kiện nhà màng Những tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ thích nghi điều kiện ngồi vườn ươm có chiều cao khoảng cm trồng giá thể vụn xơ dừa Tiến hành trồng 20 theo dõi sinh trưởng phát triển cây, chậu nhựa trồng cây, chậu nhựa có đường kính 15 cm chiều cao 12 cm Tưới 100 ml phân Nitrophoska® Foliar với nồng độ g/L theo định kỳ tuần lần vào giá thể bên chậu (Phan Xuân Huyên cộng sự, 2017) Số liệu sinh trưởng phát triển theo dõi ghi nhận sau 30, 45 60 ngày nuôi trồng Chỉ tiêu theo dõi chiều cao (cm), số cành bên/cây, tỷ lệ sống (%) hình thái 2.4 Xử lý số liệu Số liệu thí nghiệm xử lý phần mềm thống kê SPSS (bản 16.0) Duncan’s test (Duncan, 1955) với P ≤ 0,05 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát ảnh hưởng BA kinetin kết hợp với NAA đến tái sinh sinh trưởng chồi in vitro Bảng Ảnh hưởng BA kinetin kết hợp NAA đến tái sinh sinh trưởng chồi in vitro sau 30 ngày Chất điều hòa sinh trưởng Chiều cao chồi Số đốt/chồi BA kinetin NAA (cm) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 0,0 0,0 6,12b*± 0,04 3,00c ± 0,00 0,5 0,1 6,51a ± 0,09 4,30a ± 0,15 1,0 0,1 4,84d ± 0,07 3,70b ± 0,15 1,5 0,1 3,85e ± 0,08 3,60b ± 0,16 2,0 0,1 3,25f ± 0,07 3,10c ± 0,10 0,5 0,1 5,37c ± 0,03 3,90b ± 0,10 1,0 0,1 4,74d ± 0,03 3,70b ± 0,15 1,5 0,1 3,13f ± 0,04 2,90c ± 0,10 2,0 0,1 2,46g ± 0,04 2,40d ± 0,16 Hình thái chồi Chồi tạo rễ, vóng sinh trưởng Chồi khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Chồi khỏe, có màu xanh nhạt sinh trưởng tốt Chồi có màu xanh nhạt sinh trưởng Chồi có màu xanh nhạt sinh trưởng Chồi khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Chồi khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Chồi có tượng biến dị sinh trưởng Chồi có tượng biến dị sinh trưởng Chú thích: *Những chữ khác (a, b, ) cột biểu diễn khác có ý nghĩa với P ≤ 0,05 Duncan’s test PHẦN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 785 Hình Tái sinh in vitro tầm bóp Nam Mỹ a Cây tầm bóp Nam Mỹ; b Đốt thân tái sinh chồi in vitro sau trùng mẫu; c Đốt thân tái sinh chồi in vitro; d Chồi tạo rễ in vitro Khả tái sinh sinh trưởng chồi in vitro tầm bóp Nam Mỹ từ đốt thân sau 30 ngày nuôi cấy thể Bảng Kết cho thấy, tất đốt thân nuôi cấy môi trường khác tái sinh chồi/mẫu, nhiên sinh trưởng chồi môi trường bổ sung nồng độ BA kinetin khác kết hợp 0,1 mg/L NAA có khác Mơi trường bổ sung 0,5 mg/L BA kết hợp 0,1 mg/L NAA tốt đến tái sinh sinh trưởng chồi, với chiều cao chồi 6,51 cm, số đốt 4,30 đốt/chồi số chồi chồi/mẫu (Hình 1c) Ở nghiệm thức đối chứng khơng bổ sung chất điều hịa sinh trưởng mẫu cấy hình thành rễ, nghiêm thức bổ sung chất điều hòa sinh trưởng khơng tạo rễ Kết cho thấy, nồng độ BA kinetin thấp (0 0,5 mg/L) tăng chiều cao chồi số đốt, nồng độ BA kinetin tăng cao chồi cao chồi số đốt giảm Điều giải thích, nồng độ BA kinetin thấp kích thích tăng trưởng chiều cao số đốt chồi, nồng độ BA kinetin tăng cao xảy trình ngược lại ức chế tăng trưởng chiều cao số đốt chồi BA kinetin chất điều hịa sinh trưởng thuộc nhóm cytokinin có vai trị quan trọng phân chia tế bào kích thích hình thành chồi BA kinetin sử dụng rộng rãi nuôi cấy mô tế bào thực vật giai đoạn nhân nhanh Trong nhân giống in vitro, nhiều công bố cho thấy việc kết hợp BA kinetin với chất thuộc nhóm auxin làm tăng hiệu nhân giống (Otroshy cộng sự, 2013; Ramar cộng sự, 2014; Islam Mohammed, 2016) Ở nước ta chưa có cơng bố sử dụng BA kinetin nghiên cứu nhân giống in vitro tầm bóp nói chung tầm bóp Nam Mỹ nói riêng Trên giới, Otroshy cộng (2013) sử dụng BA kinetin kết hợp với IBA nhân giống in vitro loài Physalis peruviana từ mẫu đốt thân Ramar cộng (2014) nghiên cứu tái sinh in vitro lồi Physalis peruviana có hiệu kết hợp BA, GA3 2,4-D Mascarenhas cộng (2019) vi nhân giống thành cơng lồi Physalis BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM 786 peruviana sử dụng độc lập BA Islam Mohammed (2016) kết hợp BA NAA nghiên cứu tái sinh in vitro loài Physalis peruviana Như vậy, môi trường MS bổ sung 0,5 mg/L BA kết hợp 0,1 mg/L NAA tốt đến tái sinh sinh trưởng chồi in vitro tầm bóp Nam Mỹ 3.2 Khảo sát ảnh hưởng NAA đến tạo rễ in vitro Khả tạo rễ in vitro tầm bóp Nam Mỹ sau 20 ngày nuôi cấy thể Bảng Kết cho thấy, chồi cấy môi trường có khơng có chất điều hịa sinh trưởng tạo rễ với tỷ lệ 100 % (Hình 1d) Điều cho thấy tầm bóp Nam Mỹ đối tượng trồng dễ tạo rễ in vitro Kết cho thấy, nồng độ NAA thấp (0-0,1 mg/L) tăng chiều dài rễ (2,46-3,88 cm), tăng cao nồng độ NAA (0,5-1 mg/L) chiều dài rễ giảm (3,12-1,95 cm) Điều giải thích nồng độ NAA thấp kích thích tăng trưởng chiều dài rễ, nồng độ NAA tăng cao xảy trình ngược lại ức chế tăng trưởng chiều dài rễ Kết cho thấy, tăng nồng độ NAA số rễ tăng lên, điều cho thấy tăng cao nồng độ NAA kích thích chồi tạo nhiều rễ NAA chất điều hịa sinh trưởng thuộc nhóm auxin có tác dụng kích thích tạo rễ in vitro NAA sử dụng rộng rãi nuôi cấy mô thực vật Ở nước ta chưa có cơng bố sử dụng chất thuộc nhóm auxin nghiên cứu tạo rễ in vitro tầm bóp Nam Mỹ, giới có cơng bố Kết nghiên cứu tương đồng với nghiên cứu Otroshy cộng (2013) mơi trường có bổ sung khơng bổng sung có chất điều hịa sinh trường mẫu cấy loài Physalis peruviana tạo rễ Kết nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu Guney cộng (2016) tạo rễ in vitro lồi Physalis peruviana thành cơng mơi trường chất NAA Nghiên cứu tạo rễ in vitro loài Physalis peruviana đạt tỷ lệ 100 %, Radomir cộng (2018) nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tạo rễ 95 % Như vậy, môi trường MS bổ sung 0,1 - mg/L NAA phù hợp đến tạo rễ in vitro tầm bóp Nam Mỹ Bảng Ảnh hưởng NAA đến tạo rễ in vitro sau 20 ngày NAA (mg/L) 0,0 Chiều dài rễ (cm) 2,46c* ± 0,04 Số rễ/cây 2,80d ± 0,13 Tỷ lệ rễ (%) 100 0,1 3,88a ± 0,04 3,40c ± 0,16 100 0,5 3,12b ± 0,06 4,40b ± 0,16 100 1,0 1,95d ± 0,07 5,50a ± 0,16 100 Hình thái Chồi có đốt kéo dài sinh trưởng Cây khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Cây khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Cây khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng tốt Chú thích: *Những chữ khác (a, b, ) cột biểu diễn khác có ý nghĩa với P ≤ 0,05 Duncan’s test PHẦN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 787 3.3 Khảo sát ảnh hưởng giá thể đến tỷ lệ sống sinh trưởng cấy mô chuyển vườn ươm Bảng Ảnh hưởng giá thể đến tỷ lệ sống sinh trưởng cấy mô chuyển vườn ươm sau 20 ngày Giá thể Vụn xơ dừa Chiều cao (cm) 7,34a* ± 0,04 ½ Vụn xơ dừa + ½ cát 6,82b ± 0,04 Cát 4,96c ± 0,04 Tỷ lệ sống Hình thái (%) 100 Cây có màu xanh mượt sinh trưởng tốt 95 Cây có màu xanh mượt sinh trưởng tốt 75 Cây có màu xanh nhạt sinh trưởng Chú thích: *Những chữ khác (a, b, ) cột biểu diễn khác có ý nghĩa với P ≤ 0,05 Duncan’s test Hình Sinh trưởng ex vitro tầm bóp Nam Mỹ a Cây cấy mơ; b Cây cấy mô 20 ngày tuổi; c1, c2, c3 Cây giá thể vụn xơ dừa sau 30, 45, 60 ngày nuôi trồng; d Quả già sau 90 ngày nuôi trồng; e, f Quả chín Nghiên cứu chuyển cấy mơ ngồi vườn ươm bước quan trọng ni cấy mơ thực vật Cây cấy mơ phải thích nghi điều kiện chuyển từ điều kiện nuôi cấy in vitro điều kiện ex vitro, rễ phải thích nghi giá thể Hơn nữa, độ ẩm điều kiện in vitro cao ổn định điều kiện vườn ươm, đó, dễ bị chết Vì vậy, cần phải chăm sóc cẩn thận chuyển BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM 788 vườn ươm thời gian đầu Kết thể Bảng Cây trồng giá thể vụn xơ dừa có tỷ lệ sống sinh trưởng tốt nhất, với chiều cao 7,34 cm, tỷ lệ sống đạt 100 % (Hình 2b) Cây trồng giá thể cát nhất, với chiều cao 4,96 cm, tỷ lệ sống 75 % Cây trồng giá thể 1/2 vụn xơ dừa kết hợp 1/2 cát trồng giá thể vụn xơ dừa tốt giá thể cát (chiều cao 6,82 cm, tỷ lệ sống 95 %) Kết nghiên cứu phù hợp với số công bố nghiên cứu chuyển cấy mô loài Physalis peruviana vườn ươm như: Radomir cộng (2018) cho thấy thích nghi thành cơng với điều kiện ex vitro, với tỷ lệ sống 92 %; Ramar cộng (2014) chuyển thành công điều kiện vườn ươm; Mascarenhas cộng (2019) tỷ lệ sống đạt 100 % chuyển từ điều kiện in vitro điều kiện ex vitro; Guney cộng (2016) cho biết chuyển vườn ươm thành công Như vậy, giá thể vụn xơ dừa tốt để chuyển tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ ngồi vườn ươm 3.4 Đánh giá ảnh hưởng giá thể vụn xơ dừa đến sinh trưởng phát triển tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ điều kiện nhà màng Bảng Ảnh hưởng giá thể vụn xơ dừa đến sinh trưởng phát triển tầm bóp Nam Mỹ điều kiện nhà màng sau 60 ngày Tuổi (ngày) 30 Chiều cao (cm) 14,66c* ± 0,28 Số cành bên/cây 2,30c ± 0,21 45 45,57b ± 0,47 5,10b ± 0,23 60 69,62a ± 0,45 6,50a ± 0,26 Tỷ lệ Hình thái sống (%) 100 Cây sinh trưởng phát triển tốt, phân nhánh 100 Cây sinh trưởng phát triển tốt, phân nhánh nhiều 100 Cây sinh trưởng phát triển tốt, phân nhánh nhiều hoa Chú thích: *Những chữ khác (a, b, ) cột biểu diễn khác có ý nghĩa với P ≤ 0,05 Duncan’s test Khả sinh trưởng phát triển tầm bóp Nam Mỹ cấy mơ sau 30, 45 60 ngày nuôi trồng giá thể vụn xơ dừa điều kiện nhà màng thể Bảng Kết cho thấy, sinh trưởng phát triển tốt, có tỷ lệ sống đạt 100 % hoa đậu Điều giải thích giá thể vụn xơ dừa thích hợp cho lồi Physalis peruviana sinh trưởng phát triển điều kiện nhà màng Sau 30 ngày ni trồng (Hình 2c1), có chiều cao 14,66 cm, số cành bên 2,30 cành/cây; sau 45 ngày ni trồng (Hình 2c2), có chiều cao 45,57 cm, số cành bên 5,10 cành/cây; sau 60 ngày nuôi trồng (Hình 2c3), có chiều cao 69,62 cm, số cành bên 6,50 cành/cây Điều cho thấy ngày tuổi tăng lên chiều cao số cành bên/cây tăng lên Kết cho thấy, sau 60 ngày ni trồng tất hoa, sau 90 ngày nuôi trồng bắt đầu chín khối lượng tươi 7,34 g/quả (Hình 2d, 2e, 2f) Vụn xơ dừa giá thể sản xuất Việt Nam phù hợp trồng nhiều loại cây, có nhiều cơng bố sử dụng vụn xơ dừa làm giá thể trồng điều kiện nhà màng như: nhân giống in vitro sinh ... (cm) 2,46c* ± 0,04 Số rễ/cây 2,80d ± 0,13 Tỷ lệ rễ (%) 100 0,1 3,88a ± 0,04 3,40c ± 0,16 100 0,5 3,12b ± 0,06 4,40b ± 0,16 100 1,0 1,95d ± 0,07 5,50a ± 0,16 100 Hình thái Chồi có đốt kéo dài... 0,10 1,0 0,1 4,74d ± 0,03 3,70b ± 0,15 1,5 0,1 3,13f ± 0,04 2,90c ± 0,10 2,0 0,1 2,46g ± 0,04 2,40d ± 0,16 Hình thái chồi Chồi tạo rễ, vóng sinh trưởng Chồi khỏe, có màu xanh mượt sinh trưởng... ≤ 0,05 Duncan’s test PHẦN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 787 3.3 Khảo sát ảnh hưởng giá thể đến tỷ lệ sống sinh trưởng cấy mơ chuyển ngồi vườn ươm Bảng Ảnh