Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro cây khoai lang hoàng long (ipomoea batatas (l) lam)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Ệ Ọ oOo - Ệ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH NHÂN NHANH IN VITRO CÂY KHOAI LANG HOÀNG LONG (IPOMOEA BATATAS (L.) LAM) HÀ NỘI - 2023 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Ệ Ọ oOo - Ệ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH NHÂN NHANH IN VITRO CÂY KHOAI LANG HỒNG LONG (IPOMOEA BATATAS (L.) LAM) Giảng viên hƣớng dẫn gƣời thực : TS NINH THỊ THẢO : Ê VĂ Mã sinh viên : 645629 Lớp : K64CNSHA HÀ NỘI - 2023 ƢƠ LỜ MĐ Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro khoai lang Hồng Long (Ipomoea batatas (L.) Lam)” cơng trình nghiên cứu đƣợc thực thân Những tài liệu tham khảo đƣợc sử dụng đề tài đƣợc trích dẫn nêu rõ mục Tài liệu tham khảo Bên cạnh đó, kết nghiên cứu hồn tồn mang tính chất trung thực, khơng chép, đạo nhái từ cơng trình trƣớc Nếu lời cam đoan tơi khơng xác, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật từ khoa Học viện Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên ê Văn hƣơng i LỜI CẢM Ơ Sau thời gian học tập Học viện Nơng nghiệp Việt Nam, suốt q trình thực tập Bộ môn Công Nghệ Sinh Học thuộc Viện Nghiên cứu Rau quả, đƣợc quan tâm, giúp đỡ dìu dắt tận tình Thầy Cơ giáo, cán phịng thí nghiệm Bộ môn, cố gắng nỗ lực thân, tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Trƣớc tiên, tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ sinh học tất thầy cô giáo truyền đạt cho kiến thức vô quan trọng quý báu suốt thời gian học tập, rèn luyện Học viện Nông nghiệp Việt Nam Tôi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Ninh Thị Thảo ThS Trịnh Thị Nhất Chung tận tình hƣớng dẫn dạy dỗ tơi suốt q trình học tập nhƣ nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới anh chị bạn bè, toàn thể cán thuộc Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Ban Chủ nhiệm Khoa Thầy, Cô giáo Khoa Công nghệ sinh học giúp đỡ tạo điều kiện cho hồn thành đƣợc khóa luận Và cuối cùng, với tất lịng kính trọng biết ơn vơ hạn, xin gửi lời cảm ơn tới Bố, Mẹ ngƣời thân nuôi nấng, động viên tạo động lực cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên ê Văn hƣơng ii TÓM TẮT Nghiên cứu đƣợc thực nhằm xây dựng quy trình nhân nhanh in vitro khoai lang Hoàng Long Ở giai đoạn tạo vật liệu khởi đầu, nghiên cứu xác định đƣợc chế độ khử trùng thích hợp để tạo vật liệu khởi đầu từ đoạn thân mang mắt ngủ khoai lang Hoàng Long sử dụng H2O2 15% thời gian 10 phút, chế độ khử trùng thích hợp để tạo vật liệu khởi đầu phần sử dụng H2O2 15% thời gian phút Giai đoạn nhân nhanh, nghiên cứu tiến hành nuôi cấy chồi in vitro mơi trƣờng có bổ sung BA, kinetin TDZ Kết thu đƣợc cho thấy môi trƣờng nhân nhanh chồi tối ƣu MS + g/l agar + 30 g/l đƣờng + 15% nƣớc dừa + 1,0 mg/l TDZ, cho hệ số nhân chồi khoai lang Hoàng Long 4,23 lần, chiều cao chồi đạt 4,09 cm số lá/chồi đạt 6,52 sau tuần nuôi cấy Môi trƣờng tối ƣu để tạo rễ cho in vitro hoàn chỉnh MS + g/l agar + 30 g/l đƣờng + 15% nƣớc dừa + 0,5 mg/l IAA cho tỷ lệ chồi tạo rễ đạt 100%, với số rễ/chồi đạt 13,12 rễ chiều dài rễ đạt 14,04 cm sau tuần nuôi cấy iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ - KÝ HIỆU VIẾT TẮT ix 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài 1.2.1 Mục đích đề tài 1.2.2 Yêu cầu II TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu chung khoai lang 2.1.1 Nguồn gốc phân bố 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Đặc điểm sinh học khoai lang 2.1.4 Giá trị dinh dƣỡng giá trị kinh tế khoai lang 2.1.4.1 Giá trị dinh dƣỡng 2.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang giới nƣớc 2.2.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ giới 2.2.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ nƣớc 2.3 Các phƣơng pháp nhân giống khoai lang 2.4 Tình hình nghiên cứu nhân giống khoai lang phƣơng pháp nuôi cấy mô giới Việt Nam 10 III ĐỐI TƢỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 3.1 Đối tƣợng vật liệu nghiên cứu 13 3.2 Địa điểm nghiên cứu 13 3.3 Nội dung nghiên cứu 13 iv 3.3.1 Nội dung 1: Khảo sát chế độ khử trùng mẫu đoạn thân chồi khoai lang Hoàng Long 13 3.3.2 Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hƣởng chất điều tiết sinh trƣởng đến hệ số nhân chồi chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 14 3.3.3 Nội dung 3: Nghiên cứu tạo khoai lang in vitro hoàn chỉnh 17 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 19 3.4.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 19 3.4.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu 20 IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 4.1 Khảo sát chế độ khử trùng mẫu đoạn thân chồi khoai lang Hoàng Long 21 4.1.1 Ảnh hƣởng thời gian khử trùng H2O2 15% tới kết tạo vật liệu khởi đầu từ đoạn thân khoai lang Hoàng Long 21 4.1.2 Ảnh hƣởng thời gian khử trùng H2O2 15% tới kết tạo vật liệu khởi đầu từ chồi khoai lang Hoàng Long 22 4.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng chất điều tiết sinh trƣởng đến hệ số nhân chồi chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 23 4.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng BA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 23 4.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng kinetin đến hệ số nhân chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 26 4.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng TDZ đến hệ số nhân chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 29 4.2.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng BA α-NAA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 33 4.2.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng TDZ α-NAA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 36 4.3 Nghiên cứu tạo khoai lang in vitro hoàn chỉnh 39 v 4.3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng α-NAA đến khả rễ chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 39 4.3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng IBA đến khả rễ chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 42 4.3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng IAA đến khả rễ chồi in vitro khoai lang Hoàng Long 45 V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1 Kết luận 48 5.2 Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng 100g khoai lang (USDA, 2018) Bảng 4.1: Ảnh hƣởng thời gian khử trùng H2O2 15% đến hiệu tạo vật liệu khởi đầu từ đoạn thân 21 Bảng 4.2: Ảnh hƣởng thời gian khử trùng H2O2 15% đến hiệu tạo vật liệu khởi đầu từ đoạn chồi 23 Bảng 4.3: Ảnh hƣởng BA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi khoai lang Hoàng Long in vitro sau tuần 24 Bảng 4.4: Ảnh hƣởng kinetin đến hệ số nhân chất lƣợng chồi khoai lang in vitro sau tuần 27 Bảng 4.5: Ảnh hƣởng TDZ đến hệ số nhân chất lƣợng chồi khoai lang in vitro sau tuần 30 Bảng 4.6: Ảnh hƣởng tổ hợp BA α-NAA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi khoai lang in vitro sau tuần 34 Bảng 4.7: Ảnh hƣởng tổ hợp 1,0 mg/l TDZ α-NAA đến hệ số nhân chất lƣợng chồi khoai lang in vitro sau tuần 37 Bảng 4.8: Ảnh hƣởng α-NAA đến khả rễ chồi khoai lang in vitro sau tuần 40 Bảng 4.9: Ảnh hƣởng IBA đến khả rễ chồi khoai lang 43 Bảng 4.10: Ảnh hƣởng IAA đến khả rễ chồi khoai lang 45 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Cây khoai lang Hồng Long Hình 3.1: Mẫu đoạn thân chồi khoai lang Hồng Long 133 Hình 4.1: Chồi in vitro khoai lang Hoàng Long sau ngày khử trùng 22 Hình 4.2: Chồi in vitro khoai lang Hồng Long ni cấy mơi trƣờng bổ sung BA sau tuần nuôi cấy 25 Hình 4.3: Chồi in vitro khoai lang Hồng Long ni cấy môi trƣờng bổ sung kinetin sau tuần nuôi cấy 28 Hình 4.4: Chồi in vitro khoai lang Hồng Long ni cấy môi trƣờng bổ sung TDZ sau tuần nuôi cấy 32 Hình 4.5: Chồi in vitro khoai lang Hồng Long ni cấy môi trƣờng bổ sung 0,5 mg/l BA α-NAA sau tuần nuôi cấy 36 Hình 4.6: Chồi in vitro khoai lang Hồng Long nuôi cấy môi trƣờng bổ sung 1,0 mg/l TDZ α-NAA sau tuần nuôi cấy 38 Hình 4.7: Ảnh hƣởng α-NAA đến khả rễ chồi khoai lang Hoàng Long in vitro 41 Hình 4.8: Ảnh hƣởng IBA đến khả rễ chồi khoai lang Hoàng Long in vitro 44 Hình 4.9: Ảnh hƣởng IAA đến khả rễ chồi khoai lang Hoàng Long in vitro 46 viii (Phalaenopsis amabilis) hệ thống ngập chìm tạm thời Tạp chí khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 2(111).2017, Quyển Phạm Đồng Quảng (2005) 575 giống trồng nông nghiệp Nhà xuất nông nghiệp Hà Nội - 2005 10 Vì Thị Xuân Thủy, Vũ Thị Nự, Phayvong Duangngeun, Trần Thị Mừng & Trần Thị Hồng Xuân (2020) Nghiên cứu lƣu giữ in vitro nguồn gen khoai môn sọ địa Colocasia esculenta (L.) Schott Trƣờng Đại học Tây Bắc Khoa học Nông nghiệp 11 Vũ Thị Thúy Hằng, Hà Thị Anh Thƣ & Vũ Dình Hịa (2016) Xây dựng quy trình tái sinh khoai lang, Ipomoea batatas (L.) Lam., hiệu sử dụng đốt mang mắt ngủ làm mơ cấy Tạp chí KH Nơng nghiệp Việt Nam 2016 12 Trần Thị Huệ (2018) Xây dựng quy trình nhân nhanh măng tây xanh (Asparagus officinalis L.) Học viện Nông nghiệp Việt Nam 30 - 76 Tài liệu tiếng Anh: Alula, K., Zeleke, H., & Manikandan, M (2018) In Vitro propagation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam) through apical meristem culture Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7(1), 2386-2392 Abubakar, A S., Yahaya, S U., Shaibu, A S., Ibrahim, H., Ibrahim, A K., Lawan, Z M., & Isa, A M (2018) In vitro propagation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) cultivars Agricultural Science Digest-A Research Journal, 38(1), 17-21 Alula, K., Zeleke, H., & Manikandan, M (2018) In Vitro propagation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam) through apical meristem culture Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7(1), 2386-2392 Buko, D H., & Hvoslef-Eide, T A (2020) Optimization of plant growth regulators for meristem initiation and subsequent multiplication of five virus tested elite sweet potato varieties from Ethiopia African Journal of Biotechnology, 19(6), 332-343 50 Castillo, J., Gáspár, S., Sakharov, I., & Csöregi, E (2003) Bienzyme biosensors for glucose, ethanol and putrescine built on oxidase and sweet potato peroxidase Biosensors and bioelectronics, 18(5-6), 705-714 Dewir, Y H., Aldubai, A A., Kher, M M., Alsadon, A A., El-Hendawy, S., & Al-Suhaibani, N A (2020) Optimization of media formulation for axillary shoot multiplication of the red-peeled sweet potato (Ipomoea batatas [L.] Lam.)„Abees‟ Chilean journal of agricultural research, 80(1), 310 El-Afifi, S T., Zaghloul, M M., El Saady, W A., & Mosaad, F S (2012) Using tissue culture technique in micropropagation of sweet potato (Ipomoea batatas) Journal of Plant Production, 3(7), 2201-2209 Feyissa, T., & Dugassa, G.,(2011) In vitro production of virus-free sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam] by meristem culture and thermotherapy SINET: Ethiopian Journal of Science 34.1 (2011): 17-28 Fadaladeen, L H., Toma, R S., Saheen, A A., & Ahmed, H B (2022) A Rapid Micropropagation Protocol for Sweet Potato (Ipomoea batatas L.) Via Tissue Culture Technique Diyala Agricultural Sciences Journal, 14(1), 3139 10 Mengs, B., Chimdessa, M., & Abraha, E (2018) In vitro propagation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) through lateral bud culture International Journal of Innovative Pharmaceutical Sciences and Research, 6(7), 1-12 11 Wilson, B J., Yang, D T., & Boyd, M R (1970) Toxicity of moulddamaged sweet potatoes (Ipomoea batatas) Nature, 227(5257), 521-522 12 Yang, X (2010) Rapid production of virus-free plantlets by shoot tip culture in vitro of purple-coloured sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) Pak J Bot, 42(3), 2069-2075 13 Yen, Douglas E (1974) "The sweet potato and Oceania; an essay in ethnobotany." Honolulu, Hawaii (USA) Bishop Museum Press 51 Tài liệu tham khảo từ web: Conkec.com (2021) Khoai lang kiến thức cần biết Truy cập từ https://conkec.com/khoai-lang-va-nhung-kien-thuc-can-biet-a61720.html ngày 03/02/2023 Đức Đồng (2021) Cổng thông tin điện tử UBND Huyện Nghi Xuân Khoai lang giống KL 20-209 cho suất cao Nghi Xuân Truy cập từ http://nghixuan.hatinh.gov.vn/vi/khoai-lang-giong-moi-cho-nang-suat-caotai-nghi-xuan ngày 05/02/2023 FAO (1998) Storage and Processing of Roots and Tubers in the Tropics D.J.B Calverley, Consultant Truy cập từ https://www.fao.org/3/x5415e/x5415e00.htm#Contents ngày 03/02/2023 M Shahbandeh (2023) Sản xuất khoai lang toàn giới từ 2010 đến 2021 Truy cập từ https://www.statista.com/statistics/812343/global-sweetpotato-production/ ngày 03/02/2023 Tổng cục thống kê (2020) Sản lƣợng khoai lang phân theo địa phƣơng năm 2020 Truy cập từ https://pxweb.gso.gov.vn/pxweb/vi/N%c3%b4ng,%20l%c3%a2m%20nghi% e1%bb%87p%20v%c3%a0%20th%e1%bb%a7y%20s%e1%ba%a3n/N%c3 %b4ng,%20l%c3%a2m%20nghi%e1%bb%87p%20v%c3%a0%20th%e1%b b%a7y%20s%e1%ba%a3n/V06.29.px/table/tableViewLayout1/?rxid=233fa bd8-1944-4ff7-95c7-d398784412b3 ngày 05/02/2023 USDA (2018) Sweet potato, cooked, boiled, without skin (sr legacy, 168484) Truy cập từ https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/food- details/168484/nutrients ngày 03/02/2023 52 Khử trùng mẫu thân New table_1 : 1/30/2023 - 10:56:21 AM - [Version : 4/30/2020] Analysis of variance Mau nhiem Variable N R² Adj R² CV Mau nhiem 12 0.71 0.60 35.42 Analysis of variance table (Partial SS) S.V SS df MS F p-value Model 280.15 93.38 6.48 0.0155 CT 280.15 93.38 6.48 0.0155 Error 115.21 14.40 Total 395.36 11 Test:Fisher LSD Alpha:=0.05 LSD:=7.14512 Error: 14.4009 df: CT Means n S.E 13 3.03 2.19 A 12 10.40 2.19 B 11 13.64 2.19 B 10 15.78 2.19 B Means with a common letter are not significantly different (p > 0.05) Mau chet Variable N R² Adj R² CV Mau chet 12 0.99 0.98 6.80 Analysis of variance table (Partial SS) S.V SS df MS F p-value Model 11089.32 3696.44 193.23