Bao hiem nong nghiep ề& KHOA Hpc CÒNG NGHỆ A n h h u ò im g c ủ a c h ấ t đ i ể u h ò a s i n h t r u ó i m g v à í QUANG CHU KỲ ĐỂI\I SIIVH TRUÔNG IN VITRO CỦA MỘT s á GIỐNG KHOAI TÂY ÍSOLAIVUM TUBER[.]
KHOA Hpc CÒNG NGHỆ ề& A n h h u ị im g c ủ a í c h ấ t đ iể u h ò a s in h t r u ó i m g v Q U A N G CHU K Ỳ ĐỂI\I SIIVH T R U Ô N G IN VITRO CỦA MỘT s GIỐNG KHOAI TÂY ÍSOLAIVUM TU BERO SU M LJ CĨ KIỂU HÌNH THÍCH ÚNG QUANG CHU KÝ KHÁC I\1HAU Phạm Xuân Tùng1, Nguyễn Thị Ánh Dung1, Phạm Phong Hải1 TÓM TẮT Ảnh hưởng hàm lượng GA3 NAA môi nuôi cấy quang chu kỳ (QCK) lên sinh trưởng khoai tây khảo sát với hai nhóm giống có kiểu hình thích ứng quang chu kỳ khác nhau: ngày dài ơn đói ngày ngắn nhiệt đới núi cao Kết cho thấy giống ngày dài có phản ứng dương tính vói gia táng GA3 đến 0,3 mg/1 mỏi trường nuôi cấy QCK đến 16 bị ức chế sinh trường gia táng NAA lên 0,1 mg/1 Các giống ngày ngắn có xu hướng táng sinh khói, khơng tảng chiều cao, vói kéo dài quang chu kỳ đến 16 gia tảng GA3 môi trường nuôi cấy, cần nhiều NAA để táng trưởng Tuy vậy, NAA hàm lượng 0,3 mg/1 ức chế sinh trưởng hai nhóm giống Từ khóa: Quang chu kỳ, giberelin (GA3), axitnaptalin (NAA), khoai tây BẶTVẤNBỀ Ngày nay, hầu hết giống khoai tây sản xuất phổ kiến chọn tạo vùng ôn đới thuộc subsp ỀBbemsum Các giống thích ứng với điều kiện ■gày dài, sinh trưởng mạnh tạo củ tốt điều kHn ngày dài Trong điều kiện ngày ngắn (khoảng giờ/ ngày) giống sinh trưởng hạn chế lạo củ sớm nên suất thường thấp tiềm tìKầg CĨ điều kiện ngày dài Các giống dmộc subsp andigena, có di truyền Mtdigena, trồng chủ yếu vùng nhiệt đãi núi cao, nơi quang chu kỳ 12 giờ/ngày Trong ểtéu kiện ngày dài, nhiệt độ cao, giống sinh trường kéo dài, không tạo củ Các quan lát cho thấy, nuôi cấy nhân giống in viừo, pắng khoai tây có phản ứng khác rõ rệt với mèu kiện mơi trường khác nhau, chưa có ■ghiên cứu cho thấy khác biệt liệu có liên qpan đến kiểu hỉnh thích ứng giống chọn tỊO (Ros, 1986; Struik & Ewing, 1995) Dưới ỉà kết khảo sát ảnh hưởng môi trnịng ni cấy đến sinh trưởng in vitro wể giống khoai tây thuộc hai nhóm giống chọn tệo điều kiện khác (kiểu hình thích ứng): ềm đới (ngày dài) nhiệt đới núi cao (ngày ngắn) 'Itèn sở đó, đề xuất điều kiện mơi trường dinh tlõng ni in vitro thích hợp kiểu hình thích ứng phục vụ công tác nhân giống ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô VậTUỆUVầraUOmPHÁPNGHÊUcúu 2.1 Vật liệu Nguồn giống bệnh in vitro giống có kiểu hình thích ứng quang chu kỳ khác sử dụng thí nghiệm gồm: ■ Nhóm giống có di truyền tuberosum với kiểu hình thích ứng với ngày dài vùng ôn đói (quang chu kỳ dài): Atlantic, Marcy, Chipeta (nguồn gốc Bắc Mỹ) Sunto (nguồn gốc Hàn Quốc) ■ Nhóm giống cổ di truyền andigena với kiểu hình thích ứng với ngày ngắn (quang chu kỳ ngắn): TKC33, BW7, BW10 (do Trung tâm Khoai tây Quốc tế lai tạo Peru, thích ứng vói điều kiện nhiệt đới núi cao, ngày ngắn Peru) TK96.1 (nguồn gốc Đà Lạt) 2.2 Phương pháp nghiên cứu Các thí nghiệm đưọc tiến hành phịng thí nghiệm ni cấy mơ thực vật, Khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Yersin Đà Lạt với nhiệt độ trung binh 25 ±2°c Môi trường ni cấy Murashighe & Skoog (1962) có bổ sung sucroza 30 gram/lít (gr/1), aga g r/ lít với chất điều hòa sinh trưởng bổ sung theo yêu cầu nghiệm thức cần khảo sát chuẩn độ pH 5,7±0,1 Các biện pháp kỹ thuật khác thực theo cách thông thường áp dụng cho nuôi cấy mô thực vật 'Khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Yersin Đà Lạt HÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRlỂN n ô n g thôn - KỲ + - THÁNG 2/2014 39 KHOA HỌC CỒNG NGHỆ Thínghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng giberelin (GA3) axit naptalin axêtic (NAA) đến sinh trưởng in viừo giống khoai tây có kiểu hỉnh sinh trưởng khác Thí nghiệm gồm hai yếu tố, bơ' trí theo thể thức thừa số (Ểactorial design) sau: - Yếu tố G: giống khoai tây thuộc hai nhóm thích ứng mơ tả phần 2,1 Vật liệu Mẫu thí nghiệm đoạn thân đốt (các đốt 1-3 từ xuống) từ in vitro có tình ừạng sinh trưởng khỏe, bệnh giống đượe nuôi cấy từ trước - Yếu tố M: công thức chất điều hoà sinh trưởng, gồm: M„: GẠị 0,0 mg/1 + NAA 0,0 mg/1; Mx: GA30,1 mg/lit + NAA 0,2 mg/ì; M2: GA3 0,1 mg/ỉ + NAA 0,3 mg/1; M3: GA30,2 mg/1 + NAA 0,1 mg/1; M4: GA3 0,3 mg/1 + NAA 0,1 mg/1 Các tổ hợp nghiệm thức bố trí hồn tồn ngẫu nhiên giàn ni có cường độ ánh sáng 3000 lux, quang chu kỳ 12 giờ, vói ba lần lặp lại, lần lặp lại năm mẫu chai nước sữa 250 mỉ Các tiêu chiều cao (cm) khối lượng trung bình (mg) thu thập sau tuần ni cấy Thí nghiệm Khảo sát ảnh hưởng quang chu kỳ đến sinh trưởng giống khoai tây có kiểu hình thích ứng khác Tám giống khoai tây vật liệu bố trí hồn tồn ngẫu nhiên vói ba lần lặp lạị, với mẫu cây, số mẫu, cường độ ánh sáng mô tả ữong thí nghiệm 1, điều kiện hai quang chu kỳ: Q 1- 12 chiếu sáng, Q2 - 16 chiếu sáng Mơi trường ni cấy MS có bổ sung sucroza 30 gr/1, aga gr/1, GA3 0,1 mg/ỉ, NAA 0,1 mg/1 Các số liệu thu thập đưọc xử lý tirong tự với thí nghiệm X í KẼĨ QUÀ VÀ THÁO LUẬN 3ẻl Ảnh hưởng môi trường ni cấy Nhìn chung, giống khoai tây có xu hướng phản ứng rõ vói thay đổi hàm lượng GA3 NÂ mơi trường ni cấy Các quan sát cho thấy NAA có ảnh hưởng kích thích sinh trưởng (chiều cao khối ỉượng trung bình), 40 gia tâng hàm lượng NAA mối trường cao mức ,1 mg/ỉ có ảnh hưởng tiêu cực đến sinh trưởng hầu hết giống (Bảng & 2) Kết phù hợp vói kết luận Badonì & Chauhan (2009) GA3 kết hợp với NAA nồng độ thấp có tác dụng kích thích sinh trưởng tốt khoai tây nuôi cấy in vitro Các tác giả cho thấy nồng độ GA3 khoảng 0,25 ml/1 tốt để nhân giống khoai tày in vitro nồng độ NAA cao hon 0,01 mg/1 có tác dụng ức chế sinh trưởng Nhóm giống có nguồn gốc ơn đới có phản ứng dương tính mạnh vói gia tăng hàm lượng GA3 mơi trường nuôi cấy Gia tăng hàm lượng GA3 từ 0,1 đến 0,2 0,3 mg/1 có xu hướng tăng cường kích thích sinh trưởng, gia tăng chiều cao khối lượng trung binh /cây giống thuộc nhóm (Bảng & 2) Trong thí nghiệm này, mơi trường thích hợp vói nhóm giống ngày dài MS + GA3 0,2-0,3 mg/1 + NAA 0,1 mg/1 Nhìn chung, gia íãng GA3 mơi trường từ ,1 (Mj) lên đến 0,3 mg/1 (M4) khơng có ảnh huỏng rõ rệt đến sinh trưởng nhóm giống nhiệt đới núi cao (ngày ngắn) NÂA có tác dụng kích thích sinh trưởng tốt hàm lượng 0,1 (M4) đến 0,2 mg/1 (Mí), ngưọc lại tăng hàm lượng lên 0,3 mg/1 (M2) (Bảng & 2) Với giống TKC33, TK96.1 BW7 tăng trưởng khối lượng tốt mơi trường có 0,3 mg/ì GA3 0,1 NAA (M4), BW10 tăng trưởng mạnh mơi trường có 0,1 mg/ỉ GA3 0,2 mg/1 NAA (Bảng 2) Trong mơi trường MS có bổ sung 0,3 mg/1 GAS 0,1 mg/ỉ NAA, chiều cao giống TKC33 đạt 4,9 cm giảm dần mơi trường Mj, M2, Mộ (Bảng 1) Giống TK96.1 có xu hướng sinh trưởng tốt ừên mơi trường có hàm lượng NAA cao thí nghiệm (Mj M2) Hàm lượng GA3 cao NAA thấp mơi trường có xu hướng úc chế tầng trưởng chiều cao giống (Bảng 1) Trong đó, BW7 BWÌ0 khơng có phản ứng rõ ràng tăng hàm lượng GA3 từ 0,1 lên 0,2 0,3 mg/1, tăng trưởng bị ức chế tâng hàm lượng NAA từ 0,2 lên 0,3 mg/1 (Bảng 1) Có thể tháy giổng khoai tây có khác biệt có ý nghĩa thống kê (Bảng & 2) Khác biệt môi trường có ý nghĩa, ảnh hưởng kích thích chất điều hòa sinh trưởng rõ cho khác biệt có ý nghĩa so NƠNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRlỂN n ô n g th ô n - KỲ + - THÁNG 2/2014 KHOA HỌC CỒN® NGHÊ với mơi trường khơng có chất điều hòa sinh trưởng (Bảng & 2) Bảng Chiều cao tám giống khoaỉ tây nuôi cấy in vỉtro năm mơi trưừog MS có bổ sung GÁs _ NAA vởi hàm lượng khác _ _ _ M2 M3 M4 Trung bình MI MO 8,1 d 5,7 c 5,3 jk 6,4 g-i 4,1 mn 4,4 Im Atlantic 4,9 d 4,4 lm 4,4 lm 5,9 i 4,9 kl 4,9 kl Sunto 3,9 mn 5,8 ij 4,9 kl 4,7 d 4,4 Im Marcy 4,21-n 8,1 d 11,4 a 10,0 b 8,5 a 7,8 de 5,2 jk Chipeta 2,7 p-r 4,9 kl 3,1 op 3,5 e 2,2 r 4,4 Im TKC33 5,2 jk 6,4 hi 4,9 kl 3,lop 2,3 qr 3,9 e TK96.1 6,0 i 6,8 f-h 9,1 c 6,4 b BW7 2,9 pq 7,4 ef 9,3 c 7,2 íg 5,9 i 6,4 hi 6,5 b 3,7 no BW10 5,2 ab 6,4 a 6,0 a 6,3 a 3,7 c Trung bình 5,26 CV(%) ** Prob (A) ** Prob (B) ** Prob (AB) Chú tìúch: ** Trong cột, giá trị trung bình tổ họp nghiệm thúc, trung bừih giống úvngbỉnh mơi ừỉĩờng có k ý tự khơng khác biệt có ý nghĩa vớiP< 0,01 theo Duncan’s muỉtípỉe range test (DMRĨ) CV: hệ số biến động; M0- M4: Xem phần vật liệu vàphươngpháp Bảng Khối lượng trung bình g/cây tám giống khoai tây nuôi cấy in vttro năm mơi truừng MS có ' Atlantic Sunto Marcy Chipeta TKC33 TK96.1 BW7 BW10 Trung bình CY (%) Prob (A) Prob (B) Prob (AB) Mo 53 f-h 47 g-k 361-0 45 h-1 131 81 17 r-t 28 o-q 31 c — 48g-j 51 g-i 33 n-p 93 ab 38k-n 39 j-n 71 cd 63 ef 55 a m2 m3 24p-s 66 c-e 101 a 43i-m 97 ab 371-0 36 no 97 b 361-0 64 a 43 i-m 30n-q 91 b 16 st 371-0 55 íg 38k-n 41 b M, 99 ab 45h-m 24q-s 74 c Trung bình 58 c 58 c 57 fe 50g-i 32 đ 34 d 100 a 26p-r 59 a 68b 33 d 80a 38 đ 8,67 *★ ** *★ Chú thích: tươDg tự bảng 32 Ảnh hưởng quang chu kỳ Kết thí nghiệm cho thấy quang chu kỳ 16 có hiệu gia tăng chiều cao cách có ý nghĩa giống có nguồn gốc ơn đói Tuy vậy, mức độ phản ứng giống khác khác Điều phù hợp với dự kiến tác giả Trong đó, giống có nguồn gốc nhiệt đới núi cao khơng có phản ứng có xu hưởng rút ngắn chiều cao (Bảng 3) Kết trái với quy luật chung điều kiện ngày dài, tổng hợp nhiều giberelin hon có xu hướng vươn cao Tuy nhiên, sức sinh trưởng thực vật nỏỉ chung điều tiết không loại phyto hc mơn, mà phối hợp lúc nhiều loại phyto hoỏc môn, Tổ hợp loại hc mơn điều kiện mơi truỂmg sinh thái NÔNG NGHIỆP VÀ PHẮT TRIỂN NÔNG THÔN - KỲ + - THẮNG 2/2Q14 41 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ cụ thể dẫn đến tình trạng sinh trưởng cụ thể Alvey (1963 & 1965) cho thấy phản ứng quang chu kỳ cua hai loài Solanum phụ thuộc nhiều vào ảnh hưởng nhiệt độ Kết nghiên cứu Struik & Ewing (1995) cho thấy nhiệt độ thấp (10/20 °C) quang chu kỳ 16 kích thích tăng trưởng thân giống ngày ngắn Ateimba, nhiệt độ cao (20/30°C) có ảnh hưởng kích thích hai chế độ chiếu sáng Kết từ thí nghiệm cho thấy giống thuộc nhóm ngày ngắn có nhu cầu auxin (NAA) cao để tăng trưởng chiều cao tốt, GA3 có ảnh hưởng đến tăng trưởng chiều cao điều kiện thí nghiệm nghiên cứu Cũng thấy, khơng có tăng trưởng chiều cao cây, tăng trưởng chung sinh khối, thể qua khối lượng trung binh /cây, nhóm giống ngày ngắn điều kiện quang chu kỳ dài (16 giờ) đáng kể không thua nhóm giống ngày dài (Bảng 3) Bảng Chiều cao khối lượng trung bình tám giống khoai tây nuôi cấy ỉn vitrơ hai điều kiện quang chu ĩỳ khác Chiều cao trung bình/cây (cm) Khối lượng trung bình/ (mg) Qi=12 h Q2-16h Ql=12 h Atlantic 5,4 ef Q2=16h 5,8 d 54 ef 97 c 51 í 12 Sunto 5,8 d 6,7 c Marcy 5,2 f ,0 Chipeta 5,7 de TKC33 d b h 19 g 7,5 b 76 d 161 a 4,8 g 4,6« 19 g 49 í TK96.1 4,6 g 4,1 h 15 gh 51f BW7 5,8 d 4,7 g 104 c 49 f BW10 8,7 a ,6 c 60 e 78d Trung bình 5,7 54 78 CV(%) Prob 5,7 2,67 ** 5,36 ** Chú thích: ** ừongm ỗi tiêu, cácgiá ị ùvng hình có k ý tự khơng biệt có ý nghĩa với p< 0,01 ỉheo DMRT Kết thu từ thí nghiệm phù họp với kết từ thí nghiệm , giống ngày dài giống ngày ngắn đuợe nuôi cấy môi trường in vitro có hàm lượng GA3 NAA khác Các 42 giống ngày dài sinh trưởng mạnh hàm lượng GA3 môi trường tâng (tương ứng với kéo dài quang chu kỳ), bị úc chế tăng NAA Các giống ngày ngắn mẫn cảm vói hàm lượng gia tâng đơn GA3 cần nhiều NAA để tăng trưởng 4.KẼTLUẬN Trong điéu kiện quang chu kỳ 12 giờ, giống khoai táy có nguồn gốc ơn đói (ngày dài) sinh trưởng tăng trưởng sinh khối tốt hàm lượng GA3 môi trường tăng, nghiên cứu từ ,1 đến 0,3 rng/1 Hàm lượng GA3 mơi trường ni cấy thích hợp ,2 -0 ,3 mg/ Với điều kiện quang chu kỳ 12 giờ, giống khoai tây có nguồn gốc nhiệt đới núi cao (ngày ngắn) không phản ứng với gia tăng đơn nồng độ GA3 môi trường nuôi cấy cần nhiều NAA để tăng trưởng Hàm lượng NAA thích họp mơi trường 0,2 m g/l Hàm lượng NAA môi trường mức 0,3 mg/1 có ảnh hưỏng ức chế sinh trường khoai tây in viừoỗ Quang chu kỳ 16 có ảnh hưởng gia tâng đáng kể chiều cao sinh khối giống khoai tây ngày dài nuôi cấy in vitro Với giống ngày ngắn, quang chu kỳ 16 có tác đụng tăng sinh khối chung, nhung khơng có tác dụng gia tăng chiều cao cách có ý nghĩa TÀI UỆU1HAMKHẢO Alvey, N G., 1963 The effect of daylength on two tuberous Solanum species Eur pot J 6:106-120 Alvey, N G., 1965 The effect of temperature on two tuberous Solanum species Eur Pot J 8:1-13 Badoni, A and J s Chauhan, 2009 Eổect of growth regulators on meristem-tìp development and in vitro multìplicatíon of potato cultivar Kuối Himalini Nature & Science, 2009,7{9):31-34 Murashige, T and F Skoog, 1962 A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cụltures Physiologia Plantarum 15,473497 Ross, H., 1986 Potato breeding-problems and perspectìves Verlag Paul Parey Berlin and Hamburg Struik, p c and E E Ewing, 1995 Crop physiology of potato (Solanum tuberosuirì): NƠNG NGHIỆP VẢ PHÁT TRlỂN n n g th ô n - KỲ + - THÁNG 2/2014 KHOA HỌC CỒNG NGHỆ responses to photoperiod and temperature relevant to crop modelling In: A J, Haverkort and D K L MacKeưon (eds), Ecology and modelling of potato crops under conditìons limiting growth, p 19 Kluver Acad Publishers, Dordrecht ỈNELUENCE OF CULTURE MEDIA AND PHOTOPERIOD ON IN VTTRO GROWTH OF POTATO CULTIVARS (SOIANUM TUBEROSUML) OF DIFFERENT GENOTYPES OF ADAPTATION Pham Xuan Tung, Nguyen Thi Anh Dungt Pham Phong Hai Summary ĩnũuence of different levels of GA3, NAA and photoperiods in culture medium on growth of potato plantlets in vitro was investigated with two groups of poíato cultívars of diẩerent origins, namely long day temperate region and short day tropical highlanđs Results obtaineđ indicated that the long day cultivars responded positively with increasing levels of GA3 of up to 0.3 mg/1 and prolonged photoperiod of 16 h, but their growth was signiâcantiy inhibited with NAA concentration higher than 0.1 rng/1 The short day Gultivars exhibited the tendency of increase in total weight of the pỉantìets, but not the plant height, under the photoperiod of 16 h and increasing levels of GA3 while needed higher concentration of NAA in the medium to grow Nevertheless, NAA level of 0.3 mg/1 severely supressed growth of both cultivar groups Key worđs: Photoperìođ, gibberelhn (GA3), naphthalene acetic acid (NAA), potato Người phản biện: GS.TS Nguyễn Quang Thạch Ngày nhận bài: 26/7/2013 Ngày thông qua phản biện: 26/8/2013 Ngày duyệt đãng: 4/9/2013 NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRlỂN n ô n g th ô n - KỲ + - THÁNG 2/2014 43 ... nghiệm Khảo sát ảnh hưởng quang chu kỳ đến sinh trưởng giống khoai tây có kiểu hình thích ứng khác Tám giống khoai tây vật liệu bố trí hồn tồn ngẫu nhiên vói ba l? ??n l? ??p l? ??ị, với mẫu cây, số mẫu, cường... sát ảnh hưởng giberelin (GA 3) axit naptalin axêtic (NAA) đến sinh trưởng in viừo giống khoai tây có kiểu hỉnh sinh trưởng khác Thí nghiệm gồm hai yếu tố, bơ'' trí theo thể thức thừa số (Ểactorial... mg/1 có ảnh hưỏng ức chế sinh trường khoai tây in viừoỗ Quang chu kỳ 16 có ảnh hưởng gia tâng đáng kể chiều cao sinh khối giống khoai tây ngày dài nuôi cấy in vitro Với giống ngày ngắn, quang chu