Nghien cuu nhan nhanh giong khoai mon caladium 96354

1 Phần MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Khoai môn (Colocasia esculenta) trồng có ý nghĩa lịch sử phát triển nơng nghiệp châu Á có Việt Nam, khơng cịn có vai trị sản xuất lương thực thay lúa trồng khác Ở Việt Nam, khoai mơn loại có củ trồng nhiều hầu hết vùng sinh thái khác nhau, đặc sản quý số địa phương Trồng khoai môn cho hiệu kinh tế cao trồng lúa chăm sóc kỹ thuật Hiện nay, số tỉnh miền núi Bắc Cạn, Hịa Bình, Sơn La, Lạng Sơn có nhiều giống khoai mơn chất lượng cao, coi loại góp phần đảm bảo an toàn lương thực đáp ứng yêu cầu chất lượng thị trường thị trấn thành phố lớn Tuy nhiên, diện tích trồng khoai mơn cịn nhỏ nhiều so với trồng khác, tiềm kinh tế loại trồng chưa khai thác hết nói mơn cịn chưa có chỗ đứng xứng đáng sản xuất nông nghiệp Ở Việt Nam nghề trồng khoai môn có từ lâu đời, khoai mơn nguồn lương thực quan trọng nhiều dân tộc Việt Nam suốt thời gian dài kinh tế chưa phát triển Ngày nay, khoai mơn khơng cịn nguồn thức ăn bữa ăn hàng ngày chúng ưa chuộng nhiều ăn truyền thống Lá dọc dải bị nhiều giống khoai môn sử dụng rau Ngày khoai môn trồng rộng rãi coi chiến lược xóa đói giảm nghèo nhiều nơi, với thị trường tiêu thụ phong phú khoai mơn đem lại lợi nhuận kinh tế cao gấp lần trồng lúa, kĩ thuật canh tác chăm sóc khơng địi hỏi phức tạp vụ khoai mơn cho xuất 25 tấn/ ha[11] Ở miền Bắc nước ta khoai môn chủ yếu trồng tỉnh miền núi trung du, trồng vùng đồng đất thấp bị ngập nước dễ sượng ngứa Giống khoai môn củ to, nhiều tinh bột, ăn ngon trồng chủ yếu tỉnh miền núi Yên Bái, Lai Châu, Thái Nguyên, Bắc Kạn, Hịa Bình… Ngược lại tỉnh phía Nam An Giang, Bến Tre, Cần Thơ… khoai môn trồng nhiều vùng đất bãi, đồng để bán cho sở xuất Nước ta có nhiều giống khoai mơn khác nhau, có sồ giống tiếng khoai ruột đỏ, ruột tím Bắc Kạn; khoai sáp ruột vàng Ninh Bình, Lục n (n Bái), Văn Lâm, Khối Châu (Hưng n), khoai sọ núi Lai Châu, Hịa Bình, khoai Chũ (Bắc Giang) v.v… Cây Khoai môn phổ biến, dễ trồng cho lợi nhuận kinh tế cao, phù hợp với điều kiện khí hậu thổ nhưỡng điều kiện canh tác, khoa học kỹ thuật tỉnh trung du miền núi phía bắc nước ta Vì việc mở rộng diện tích trồng Khoai môn phương hướng nhiều tỉnh trọng thực Để mở rộng diện tích trồng khoai mơn với quy mơ lớn vấn đề giống quan trọng Hiện việc cung cấp giống khoai môn để trồng chủ yếu hộ gia đình làm thủ cơng theo phương pháp truyền thống, sau thu hoạch khoai môn củ to bán thương phẩm củ nhỏ lưu giữ để làm giống [20], [9] Nếu sử dụng phương pháp nhân giống việc mở rộng diện tích trồng khoai mơn khó khăn đặc tính khoai mơn có củ to củ con, hệ số nhân giống thấp, củ để từ vụ trước sang vụ sau không bảo quản tốt dễ thối hỏng, giảm sức sống sứu nẩy mầm con, việc để giống theo truyền thống khơng thể kiểm sốt mặt sâu bệnh giống, nhiều loại virus, nấm, kí sinh trùng gây bện khoai mơn lưu giứ giống từ vụ sang vụ khác Giống không đảm bảo để trồng[5] Với phát triển khoa học kỹ thuật, kỹ thuật nuôi cấy in vitro đời nuôi cấy đỉnh sinh trưởng mở hướng khác phục hiệu khó khăn Ni cấy in vitro từ đỉnh sinh trưởng từ lượng nhỏ mẫu ban đầu nhân lên với số lượng lớn con, kiểm soát loại dịch bệnh giống bệnh vi rút Từ thực tiễn tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu nhân nhanh giống khoai môn (Caladium esculentum Hort) kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật ” 1.2 Mục tiêu đề tài Xây dựng quy trình nhân giống khoai mơn kỹ thuật ni cấy in vitro với cơng đoạn chính: tạo vật liệu khởi đầu, nhân nhanh tạo hoàn chỉnh để phục vụ cho thực tiễn sản xuất 1.3 Yêu cầu đề tài - Xác định phương pháp khử trùng thích hợp để tạo mẫu - Xác định mơi trường thích hợp cho q trình tái sinh chồi trực tiếp từ mẫu cấy - Xác định môi trường nhân nhanh hiệu - Xác định môi trường rễ thích hợp khoai mơn - Xem xét khả sống khoai môn in vitro giá thể khác 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Thơng qua đề tài, tìm hiểu vai trị số chất kích thích sinh trưởng trình tái sinh, nhân nhanh tạo rễ cho chồi khoai môn 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Hồn thiện quy trình nhân nhanh giống khoai môn phương pháp nuôi cấy mô tế bào, đảm bảo cung cấp số lượng lớn giống có chất lượng cao, đồng cho sản xuất Phần TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu Khoai môn 2.1.1 nguồn gốc Khoai môn Cây khoai môn Colocasia esculenta (L.) Schott mầm thuộc chi Colocasia, họ Araceae Có nhiều minh chứng thực vật học dân tộc cho thấy khoai mơn có nguồn gốc phát sinh dải đất kéo dài từ Đông Nam Ấn Độ Đông Nam Á tới, New Guinea Malaisia Lịch sử trồng trọt vùng đất Vào khoảng 100 năm trước cơng ngun khoai mơn trồng Trung quốc Ai Cập Trong thời tiền sử, trồng trọt mở rộng tới quần đảo Thái Bình Dương, sau đưa tới vùng Địa Trung Hải tới Tây Phi Từ Tây Phi, trồng mở rộng tới Tây Ấn tới vùng nhiệt đới châu Mỹ Ngày nay, khoai môn trồng phổ biến khắp vùng nhiệt đới ôn đới ấm áp [5], [6] 2.1.2 Phân loại đặc điểm sinh học Khoai môn 2.1.2.1 Phân loại khoai môn Phân loại khoa học: Giới (Kingdom) : Plantae Ngành (division) : Magnoliophyta Lớp (class) : Liliopsida Bộ (order) : Alismatales Họ (family) : Araceae Chi (genus) : Colocasia Loài (species) : Colocasia esculenta Cây khoai môn thuộc chi Colocasia chi quan trọng họ ráy (Araceae) có giá trị kinh tế Khoai mơn trồng phân loại lồi Colocasia esculenta, lồi đa hình Chi Colocasia Linnacus mơ tả lần vào năm 1753 Arum colocasia Arum esculentum Hiện nghiên cứu phân loại chi Colocasia nhiều tranh cãi chưa ngã ngũ Một số nhà phân loại thực vật học cho có lồi đa hình C esculenta mức độ lồi biết đến có C esculenta var esculenta C esculenta var antiquorum (Ghani, 1984) Một số khác lại cho chi Colocasia có lồi đa hình C antiquorum mức độ loài C antiquorum var typica, C antiquorum var euchlora, C antiquorum var esculenta (Kumazawa et al., 1956) Tuy nhiên có trường phái lại cho rằng, chắn có hai lồi C esculenta C antiquorum phân biệt dựa vào đặc điểm hình thái hoa [5], [14] Ở Việt Nam, đến tên loài tài liệu hành sử dụng khác Từ năm 1998, nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn Việt Nam, tác giả Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Trương Văn Hộ, Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Phùng Hà cho giả thiết có hai lồi phụ loài Colocasia esculenta C esculenta var esculenta C esculenta var antiquorum với tên gọi khoai môn khoai sọ có lý Nguồn gen khoai môn bao gồm biến dạng thực vật khoai môn (Dasheen type) với 2n = 28, khoai sọ (Eddoe type) với 2n = 42 nhóm trung gian Ba biến dạng có mối quan hệ gần gũi q trình tiến hố từ khoai nước đến khoai mơn sau khoai sọ Nhóm khoai sọ nhóm khoai mơn tự đa bội mà thành tái tổ hợp dạng nhị bội (2n) với dạng tứ bội (4n) Ranh giới nhóm khơng rõ ràng dựa vào đặc điểm hình thái nơng học - Lồi phụ C esculenta var esculenta có hai nhóm nhóm khoai nước (chịu ngập úng) nhóm khoai mơn (trồng đất cao) Hai nhóm sử dụng củ để ăn, củ để làm giống dọc dùng để chăn ni Hoa có phần phụ vơ tính ngắn so với phần cụm hoa đực - Lồi phụ C esculenta var antiquorum gồm nhóm khoai sọ Nhóm có củ kích thước nhỏ đến trung bình kèm theo nhiều củ có tính ngủ nghỉ Nhóm khoai sọ phân bố rộng trồng đất ruộng lúa nước đất phẳng có tưới, chí đất dốc sử dụng nước trời Hoa có phần phụ vơ tính dài phần cụm hoa đực Vì nên gọi nhóm khoai mơn xác Để nhận biết giống hai nhóm này, cần dựa vào kết phân tích tổng hợp nhóm đặc điểm : - Hình thái củ củ - Số lượng nhiễm sắc thể - Đặc điểm hình thái hoa [5], [6], [7] 2.1.2.2 Đặc điểm sinh học khoai môn Cây khoai môn (Colocasia esculenta) loại thân thảo, thường cao từ 0,5 - 2,0m Một số đặc điểm thực vật học đáng ý : - Hệ thống rễ thuộc loại rễ chùm mọc đốt mầm, ngắn, phân bố chủ yếu tầng đất có độ sâu tối đa 1m Rễ phát triển thành nhiều tầng Số lượng rễ chiều dài rễ phụ thuộc vào giống đất trồng Rễ thường có màu trắng có chứa anthocianin Một số kiểu gen có lúc hai loại rễ : rễ có sắc tố khơng có sắc tố - Thân khoai mơn có thân giả mặt đất tồn phần dọc tạo thành Củ coi cấu trúc thân (được gọi thân củ) nằm đất Trên thân củ có nhiều đốt, đốt có mầm phát triển thành nhánh Sau dọc lụi thân củ thêm đốt thân củ dài thêm Bề mặt củ đánh dấu vòng tròn gọi chân dọc củ Đó điểm nối vảy lá già Nhiều mầm bên phân bố đốt củ Đỉnh củ điểm sinh trưởng Sự mọc lên đỉnh củ - Củ khoai môn khác kích thước hình dạng tùy thuộc vào kiểu gen, loại củ giống yếu tố sinh thái, đặc biệt yếu tố có ảnh hưởng đến thân củ cấu trúc kết cấu đất, có mặt sỏi đá - Lá phần nhìn thấy mặt đất, định chiều cao Mỗi cấu tạo dọc thẳng phiến Phiến hầu hết kiểu gen có dạng hình khiên, gốc hình tim, có rốn gần Phiến nhẵn, chiều dài biến động từ 20-70cm bề rộng từ 1550cm Kích thước chịu ảnh hưởng lớn điều kiện ngoại cảnh Lá khoai môn đạt cỡ lớn giai đoạn hoa Màu phiến biến động từ xanh nhạt đến tím thẫm phụ thuộc vào kiểu gen Lá có màu thêm đốm hay vệt màu khác Lá khoai mơn bị đổi màu bị bệnh, đặc biệt bị nhiễm virus Trên phiến có tia gân chính, gân chạy thẳng từ điểm nối dọc với phiến tới đỉnh phiến lá, hai gân lại chạy ngang hai đỉnh thùy Từ gân có nhiều gân nhỏ phát tạo thành hình mắt lưới - Dọc mập có bẹ ơm chặt phía gốc tạo nên thân giả Chiều dài dọc biến động phụ thuộc vào kiểu gen từ 35-160cm Màu dọc biến động từ xanh nhạt tới tím đậm, đơi có sọc màu tím xanh đậm Dọc màu Bẹ dọc thường dạng ôm có chiều dài khoảng 1/3 chiều dài dọc Gần lúc thu hoạch củ, dọc ngày ngắn lại phiến nhỏ - Hoa có dạng mo, mọc từ nách từ bẹ khơng mở Mỗi có từ cụm hoa trở lên Cụm hoa mọc đơn độc ngắn cuống Cụm hoa cấu tạo cuống ngắn, mo bẹ mo Bẹ mo có màu vàng nhạt đến vàng đậm, có chiều dài khoảng 20cm ơm lấy bơng mo Trục bơng mo ngắn bẹ mo, có phần : phần hoa cùng, tiếp đến phần không sinh sản, phần hoa đực, cuối phần phụ khơng sinh sản, hình nhọn Hoa khơng có bao Hoa đực có nhị tụ nhiều cạnh, bao phấn nứt rãnh Hoa có bầu ơ, vịi ngắn - Quả mọng có đường kính khoảng 3-5cm chứa nhiều hạt Mỗi hạt ngồi phơi cịn có nội nhũ Lồi khoai mơn lồi dị hợp tử, có biến dị cao Điều nhiều nhà nghiên cứu đề cập đến Cho đến chưa thể mô tả hết kiểu biến dị hình thái Trong hầu hết trường hợp, nhà khoa học mơ tả tính trạng quan trọng ổn định mặt di truyền [9], [6], [7] 2.1.3 Yêu cầu sinh thái - Nhiệt độ: Khoai mơn u cầu nhiệt độ trung bình ngày 21 oC để sinh trưởng phát triển bình thường, sinh trưởng phát triển tốt điều kiện sương mù, loại có nguồn gốc vùng đất thấp, mẫn cảm với điều kiện nhiệt độ Năng suất khoai mơn có xu hướng giảm dần nơi trồng có độ cao tăng dần - Nước: Do có bề mặt nước lớn nên khoai mơn có u cầu độ ẩm đất cao: lượng mưa tưới tối thiểu khoảng 1500-2000mm Cây phát triển tốt điều kiện đất ướt ngập Trong điều kiện khô hạn giảm suất rõ rệt, củ thường có dạng tạ - Ánh sáng: Cây khoai môn đạt suất cao điều kiện cường độ ánh sáng cao, nhiên loại chịu bóng râm hầu hết loại khác, cho suất hợp lý chí điều kiện che bóng nơi trồng khác phát triển Sự hình thành củ tăng cường điều kiện ngày ngắn, hoa lại nở mạnh điều kiện ngày dài - Đất đai: Cây khoai môn loại thích ứng với nhiều loại đất khác trồng nhiều loại đất tương đối chua, thành phần tương đối nhẹ nhiều mùn - Chất dinh dưỡng: Cây khoai môn - sọ phát triển tốt đất có độ pH khoảng 5,5 - 6,5 Một đặc tính q khoai mơn số giống có tính chống chịu mặn cao [5], [6] 2.1.4 Giá trị khoai mơn - Giá trị mặt dinh dưỡng Phần có giá trị kinh tế khoai mơn củ cái, củ số giống dọc Tỷ trọng tươi chất củ khoai môn theo nghiên cứu FAO (1994) sau: Trong củ tươi, tùy thuộc vào giống, hydrat cacbon chiếm 13-29%, tinh bột chiếm tới 77,90% với 4/5 amylopectin 1/5 amylose Hạt tinh bột khoai mơn nhỏ nên dễ tiêu hố Chính yếu tố tạo cho khoai môn phù hợp ăn đặc biệt cho trẻ nhỏ bị dị ứng người bị rối loạn dinh dưỡng Trong củ, tinh bột tập trung nhiều phần củ chỏm củ Thành phần Nước Cacbon hydrat (Tinh bột) Protein Chất béo Xơ thô Tro Vitamin C Thiamin Riboflavin Niacin Tỷ lệ 63,00 - 85,00 % 13,00 - 29,00 % 1,40 - 3,00 % 0,16 - 0,36 % 0,60 - 1,18 % 0,60 - 1,30 % 7,00 - 9,00 mg/100g 0,18 mg/100g 0,04 mg/100g 0,90 mg/100g Củ khoai môn chứa 7,00% protein theo khối lượng khô, cao khoai mỡ, sắn khoai lang với thành phần nhiều axit amin cần thiết cho thể Một điểm đáng ý lượng protein nằm phía gần vỏ củ trung tâm củ, gọt vỏ củ dày làm lượng protein củ Lá khoai môn giàu protein, chứa khoảng 23,00% protein theo khối lượng khô Lá giàu nguồn canxi, photpho, sắt, vitamin C, thiamin, riboflavin niacin thành phần cần thiết cho chế độ ăn uống Lá khoai mơn tươi có 20,00% chất khơ dọc có 6,00% [5], [6], [20] - Giá trị mặt công nghiệp Ngày khoai môn không nguồn thực phẩm phục vụ bữa ăn hàng ngày mà sử dụng làm nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến, người ta chế biến khoai môn thành dạng bột giá trị khoai mơn tăng lên gấp bội Từ bột khoai môn người ta sử dụng để sản xuất bánh kẹo, kem, bột dinh dưỡng cho trẻ em người ăn kiêng, - Giá trị mặt y học Cây khoai môn lồi phổ biến rẻ tiền lại dược liệu quý để trị bệnh thông dụng thường hay mắc phải Việc sử dụng khoai môn làm dược liệu đề cập tới từ 1500 năm trước nhiều sách y học cổ Trung Quốc ví dụ như: điều trị bệnh khối u, mụn nhọt, viêm khớp, viêm thận, bệnh bạch cầu, bột khoai mơn cịn sử dụng để chữa bệnh như: mồ hôi lạnh, đổ mồ hôi ban đêm, kiết lỵ 2.2 Cơ sở khoa học 2.2.1 Cơ sở khoa học nuôi cấy mô tế bào Năm 1838, hai nhà sinh học người Đức Schleiden Schwann đề xướng học thuyết tế bào nêu rõ: Mọi thể sinh vật bao gồm đơn vị nhỏ tồn độc lập, riêng rẽ tách biệt tế bào Tất tế bào thể mang máy thông tin di truyền giống Do chúng có tiềm tổng hợp nên protein giống Bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật nha khoa học đạt thành công chứng minh cho khả tồn phát triển độc lập tế bào Các tế bào lấy từ mô sống thể thực vật (bao phấn, đỉnh sinh trưởng, mầm, đoạn thân, rễ, ) nuôi cấy mơi trường ni cấy thích hợp phát triển thành hoàn chỉnh đặc trưng cho lồi hoa kết thường Các loại mơ phân hóa tách