Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống vô tính và sản xuất sinh khối dược liệu cây đinh lăng và cây thìa canh

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH CHƯƠNG TRÌNH NƠNG NGHIỆP VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ CANH TRONG NHÂN GIỐNG VƠ TÍNH VÀ SẢN XUẤT SINH KHỐI DƯỢC LIỆU CÂY ĐINH LĂNG VÀ CÂY THÌA CANH Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành Chủ nhiệm nhiệm vụ: GS TS Nguyễn Quang Thạch Thành phố Hồ Chí Minh – 2017 i MỤC LỤC SUMMARY iv TÓM TẮT vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan công nghệ tiên tiến áp dụng nhân giống 1.1.1 Điểm qua thành tựu đạt công nghệ nhân giống nước ta 1.1.2 Công nghệ vi nhân giống quang tự dưỡng 1.1.3 Cơng nghệ khí canh nhân giống trồng 1.2 Tổng quan đối tượng nghiên cứu 10 1.2.1 Cây đinh lăng nhỏ Polyscias fruticosa (L.) Harms 11 1.2.2 Cây thìa canh 18 CHƯƠNG 25 NỘI DUNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nội dung nghiên cứu 25 2.1.1 Nội dung 1: Xác định thơng số tối ưu hệ thống khí canh phục vụ cho nhân giống đinh lăng thìa canh 25 2.1.2 Nội dung 2: Xác định thông số tối ưu ảnh hưởng đến khả tạo sinh khối đinh lăng thìa canh khí canh 26 i 2.2 Vật liệu nghiên cứu 26 2.3 Địa điểm thời gian nghiên cứu 29 2.4 Phương pháp nghiên cứu 29 2.4.1 Nội dung 1: Xác định thông số tối ưu hệ thống khí canh phục vụ cho nhân giống đinh lăng thìa canh 29 2.4.2 Nội dung 2: Xác định thông số tối ưu ảnh hưởng đến khả tạo sinh khối đinh lăng thìa canh khí canh 38 2.5 Xử lý số liệu 42 CHƯƠNG 43 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Kết xác định thông số tối ưu hệ thống khí canh phục vụ cho nhân giống đinh lăng thìa canh 43 3.1.1 Đánh giá ảnh hưởng phương thức khác đến khả thích ứng đinh lăng nuôi cấy mô bồn mạ 43 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tuổi khác đến rễ giâm đinh lăng cắt từ cấy mơ trồng hệ thống khí canh 45 3.1.3 Nghiên cứu xác định dung dịch dinh dưỡng thích hợp cho đinh lăng trồng khí canh 48 3.1.4 Ảnh hưởng độ dẫn điện (Electrical Conductivity: EC) dung dịch trồng khí canh lên sinh trưởng hệ số nhân đinh lăng hệ thống khí canh 50 3.1.5 Ảnh hưởng chu kỳ phun dung dịch dinh dưỡng lên sinh trưởng hệ số nhân đinh lăng hệ thống khí canh 52 3.1.6 Đánh giá ảnh hưởng phương thức khác đến khả thích ứng thìa canh ni cấy mô bồn mạ 54 ii 3.1.7 Ảnh hưởng số cặp khác đến rễ giâm thìa canh cắt từ cấy mơ bồn mạ 57 3.1.8 Xác định dung dịch dinh dưỡng thích hợp cho thìa canh trồng khí canh 60 3.1.9 Ảnh hưởng độ dẫn điện (Electrical Conductivity: EC) dung dịch trồng khí canh lên sinh trưởng hệ số nhân thìa canh hệ thống khí canh 63 3.1.10 Nghiên cứu ảnh hưởng chu kỳ phun dung dịch dinh dưỡng lên sinh trưởng hệ số nhân thìa canh hệ thống khí canh 66 3.2 Kết xác định thông số tối ưu ảnh hưởng đến khả tạo sinh khối đinh lăng thìa canh khí canh 69 3.2.1 Ảnh hưởng loại vòi phun khác hệ thống khí canh đến sinh trưởng tạo sinh khối rễ Đinh lăng 69 3.2.2 Đánh giá ảnh hưởng mức Nitơ (đạm) khác đến khả tạo sinh khối thân đinh lăng 74 3.2.3 Ảnh hưởng loại vòi phun khác hệ thống khí canh đến tạo sinh khối thìa canh 76 3.2.4 Ảnh hưởng mức nitơ (đạm) khác đến khả tạo sinh khối thân thìa canh 82 3.2.5 Giá thành sản xuất giống Đinh lăng Thìa canh 85 CHƯƠNG 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 4.1 Kết luận 88 4.2 Kiến nghị 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 99 iii SUMMARY The topic "Study on application of aeroponic technology in propagation and biomass production of Polyscias fruticosa and Gymnema sylvestre " was conducted from July 2015 to January 2018 at the Tat Thanh Institute of Agrobiology, Nguyen Tat Thanh University The goals of this research are to apply successfully aeroponic technology in propagation and biomass production of Polyscias and Gymnema; to recommend a new technique for propagation with high multiplication rate, good quality of cutting plants; to reduce the price of cutting plants and to produce the two medicinal plants at industrial scale The results are as follows: - The aeroponic technology was successfully applied in propagation and biomass production of Polyscias and Gymnema to create a superior effective solution in comparison to traditional methods of propagation and in vitro multiplication - Polyscias fruticosa: Using the cuttings of two years old and above to culture on the aeroponic system showed the best results, over 96% of the cuttings were rooted Using the improved Hoagland nutrient solution with an electrical conductivity (EC) of 1,500 μS/cm in companion with spraying in 20 seconds and then interrupted spraying in 10 minutes indicated the best results in multiplication of Polyscias fruticosa on aeroponic system The aeroponic system is the best appropriate for adaptation of in vitro Polyscias fruticosa plants with the survival rate is 95% on aeroponic system The highest biomass was obtained when using a spraying sprinkler of 2.2 liters per minute and the improved Hoagland solution with the increased nitrogen content by 45% - Gymnema: Using the cuttings included one and two pairs of leaf were the most suitable materials for propagation on the aeroponic system After two weeks, the rooting rate of cuttings was 96.6% The improved Hoagland nutrient solution at the electrical conductivity (EC) of 1500 μS/cm was selected for gymnema propagation on aeroponic system The best spraying cycle for growth of Gymnema was spraying in 20 seconds and then interrupted spraying in 10 minutes The aeroponic system was also chosen for iv adaptation of Gymnema in vitro plants The survival rate was 86.6% and the Gymnema plants had good growth and development The highest biomass of Gymnema was obtained when using a spraying sprinkler of 1.6 liters per minute and the improved Hoagland solution with the increased nitrogen content by 30% v TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ khí canh nhân giống vơ tính sản xuất sinh khối dược liệu đinh lăng thìa canh” thực từ tháng 07/2015 đến tháng 01/2018 Viện Sinh học Nông Nghiệp Tất Thành, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành với mục tiêu ứng dụng thành cơng cơng nghệ khí canh nhân giống sản xuất sinh khối dược liệu đinh lăng thìa canh; đề xuất kỹ thuật nhân giống cho hệ số nhân giống cao, chất lượng giống tốt, giá thành hạ, sản xuất qui mô công nghiệp cho 02 giống dược liệu Kết đề tài thu sau: Đã ứng dụng thành cơng cơng nghệ khí canh vào việc nhân giống vơ tính đinh lăng thìa canh cho hiệu cao vượt trội so với phương pháp nhân giống truyền thống nhân giống in vitro trước - Đối với đinh lăng, sử dụng cành từ hai năm tuổi trở lên để giâm cành khí canh cho kết tốt nhất, tỷ lệ chồi rễ 96% Sử dụng dung dịch dinh dưỡng Hoagland cải tiến, với độ dẫn điện (EC) dung dịch 1.500 µS/cm, chu kỳ phun dinh dưỡng phun 20 giây nghỉ 10 phút thích hợp cho sinh trưởng phát triển đinh lăng trồng khí canh Ra hệ thống khí canh thích hợp cho đinh lăng nuôi cấy mô, tỷ lệ sống cao vượt trội, đạt 95% Cây đinh lăng thu sinh khối cao sử dụng loại vòi phun với lưu lượng 2,2 lit/phút lượng nitơ dung dịch Hoangland cải tiến tăng thêm 45% - Đối với thìa canh, hom giâm có cặp giâm cành hệ thống khí canh tốt nhất, tỷ lệ hom rễ đạt 96,6% Sử dụng dung dịch dinh dưỡng Hoagland cải tiến với độ dẫn điện (EC) dung dịch 1.500 µS/cm, chu kỳ phun dinh dưỡng phun 20 giây nghỉ 10 phút thích hợp cho sinh trưởng phát triển thìa canh trồng khí canh Cây thìa canh ni cấy mơ hệ thống khí canh thích hợp nhất, tỷ lệ sống đạt 86,6%; sinh trưởng phát triển tốt Cây thìa canh thu sinh khối cao sử dụng loại vòi phun với lưu lượng 1,6 lit/phút lượng nitơ dung dịch Hoangland cải tiến tăng thêm 30% vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2,4-D : 2,4-Dichlorophenoxyacetic a xít BA : Benzyladenine CT : Cơng thức CTTD : Chỉ tiêu theo dõi CV(%) : Hệ số biến động (Correlation of Variants) Cộng : Cộng ĐC : Đối chứng DD: Dung dịch HSN : Hệ số nhân IBA : Indolylbutyrique a xít IAA : Axit indole-3-acetic LSD : Sai khác tối thiểu có ý nghĩa P = 0,5 (Least Significant Difference) MS : Murashige & Shoog, 1962 NAA : A xít naphtylacetique NXB : Nhà xuất TB : Trung bình T1: Tuần T2: Tuần T3: Tuần T4: Tuần GSME: Cao chiết methanol thìa canh NASA: National Aeronauticộng Space Administration SGE: Phân đoạn giàu saponin cao chiết nước thìa canh YHCT: Y học cổ truyền vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Chiều cao cây, số tỷ lệ sống đinh lăng hậu cấy mô phương thức khác sau tuần tuổi 43 Bảng 3.2 Tỷ lệ rễ, số rễ chiều dài rễ trung bình đinh lăng nhỏ sau tuần giâm cành hệ thống khí canh với tuổi khác 46 Bảng 3.3 Chiều cao cây, số lá/cây hệ số nhân đinh lăng nhỏ sau 16 tuần tuổi trồng hệ thống khí canh với cơng thức dinh dưỡng khác 49 Hình 3.6 Cây đinh lăng nhỏ môi trưởng dinh dưỡng Hoagland cải tiến 16 tuần tuổi 50 Bảng 3.4 Một số tiêu sinh trưởng hệ số nhân đinh lăng nhỏ vào thời điểm tuần tuổi môi trường dinh dưỡng có độ dẫn điện dung dịch dinh dưỡng khác 51 Bảng 3.5 Chiều cao cây, số hệ số nhân đinh lăng nhỏ giai đoạn tuần tuổi, điều kiện chu kỳ phun nghỉ phun khác 53 Bảng 3.6 Một số tiêu tỷ lệ sống rễ thìa canh sau tuần theo dõi phương thức cấy mô khác 55 Bảng 3.7 Một số tiêu sinh trưởng thìa canh sau tháng trồng phương thức cấy mô khác 56 Bảng 3.8 Tỷ lệ rễ loại cành giâm thìa canh có số cặp khác hệ thống khí canh (sau 14 ngày theo dõi) 57 Bảng 3.9 Số lượng rễ chiều dài rễ loại cành giâm có số cặp khác hệ thống khí canh (sau 14 ngày theo dõi) 59 Bảng 3.10 Số chồi, số hệ số nhân thìa canh trồng hệ thống khí canh sử dụng loại dung dịch dinh dưỡng khác (sau tuần theo dõi) 61 viii Bảng 3.11 Sự sinh trưởng hệ số nhân thìa canh trồng hệ thống khí canh độ dẫn diện (EC) khác sau tuần theo dõi 64 Bảng 3.12 Các tiêu liên quan tới sinh trưởng hệ số nhân thìa canh hệ thống khí canh sau tháng cơng thức có chu kỳ phun dinh dưỡng khác 67 Bảng 3.13 Chiều cao số đinh lăng nhỏ sau 18 tuần trồng hệ thống khí canh cơng thức vịi phun khác 70 Bảng 3.14 Sinh khối đinh lăng nhỏ sau 18 tuần trồng hệ thống khí canh cơng thức vịi phun khác 71 Bảng 3.15 Năng suất thực tế tươi phận đinh lăng nhỏ sau 18 tuần trồng hệ thống khí canh cơng thức vòi phun khác 72 Bảng 3.16 Chiều cao số đinh lăng nhỏ sau tuần trồng hệ thống khí canh cơng thức tăng hàm lượng nitơ khác 74 Bảng 3.17 Sinh khối đinh lăng nhỏ sau tuần trồng hệ thống khí canh cơng thức tăng hàm lượng nitơ khác 75 Bảng 3.18 Tỷ lệ rễ cành giâm thìa canh (sau 14 ngày theo dõi) hệ thống khí canh cơng thức vịi phun khác 77 Bảng 3.19 Số lượng rễ chinh, rễ tơ chiều dài rễ cành giâm thìa canh hệ thống khí canh (sau 14 ngày theo dõi) cơng thức vịi phun khác 78 Bảng 3.20 Số chiều cao thìa canh sau tháng trồng hệ thống khí canh cơng thức vịi phun khác 79 Bảng 3.21 Sinh khối thìa canh sau tháng trồng hệ thống khí canh cơng thức vòi phun khác 80 Bảng 3.22 Số chiều cao thìa canh sau tháng trồng hệ thống khí canh công thức tăng hàm lượng nitơ dung dịch khác 82 Bảng 3.23 Sinh khối khơ thìa canh sau hai tháng trồng hệ thống khí canh cơng thức tăng hàm lượng nitơ dung dịch khác 84 ix R-Square 0.950245 Source T Coeff Var 8.746356 DF Root MSE N Mean 0.250000 2.858333 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 9.54916667 3.18305556 50.93 F 1404.875833 468.291944 49.18 F 1404.875833 468.291944 49.18 F 63.56250000 21.18750000 470.83 F 63.56250000 21.18750000 470.83 F 144.7500000 48.2500000 584.85 F 144.7500000 48.2500000 584.85 F 1234.680000 411.560000 116.67 F 1234.680000 411.560000 116.67 F 1039.310625 346.436875 46.55 F 1039.310625 346.436875 46.55 F 25.72916667 8.57638889 17.41 0.0007 3.94000000 0.49250000 11 29.66916667 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.867202 Source T Coeff Var 11.48895 Root MSE N Mean 0.701783 6.108333 DF Anova SS Mean Square F Value Pr > F 25.72916667 8.57638889 17.41 0.0007 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N 128 NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.4925 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 1.9226 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N T A A B B 7.6000 7.5333 4.8333 4.4667 3 3 CT1 CT2 CT3 CT4 TN11: Đánh giá ảnh hưởng loại vòi phun khác hệ thống khí canh đến sinh trưởng tạo sinh khối rễ Đinh Lăng CAO CAY The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 347.4733333 115.8244444 354.56 F 347.4733333 115.8244444 354.56 F 175.2225000 58.4075000 92.59 F 175.2225000 58.4075000 92.59 F 9622.754425 3207.584808 402.89 F 9622.754425 3207.584808 402.89 F 5.00689167 1.66896389 37.15 F 5.00689167 1.66896389 37.15 F 377.3358333 125.7786111 61.53 F 377.3358333 125.7786111 61.53 F 162.0691667 54.0230556 21.16 0.0004 20.4200000 2.5525000 11 182.4891667 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.888103 Source T Coeff Var 6.134993 Root MSE N Mean 1.597655 26.04167 DF Anova SS Mean Square F Value Pr > F 162.0691667 54.0230556 21.16 0.0004 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 2.5525 131 Critical Value of t 2.30600 Least Significant Difference 3.0081 Means with the same letter are not significantly different t Grouping A A B C Mean 30.667 28.167 24.300 21.033 N T CT4 CT3 CT2 CT1 N?NG SU?T CÁ TH? The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 10464.15287 3488.05096 1005.27 F 10464.15287 3488.05096 1005.27 F 4.02442500 1.34147500 276.59 F 4.02442500 1.34147500 276.59 F 5717.820000 1905.940000 773.99 F 5717.820000 1905.940000 773.99 F Model 189.9291667 63.3097222 109.63 F 189.9291667 63.3097222 109.63 F 364.2920250 121.4306750 39.89 F 364.2920250 121.4306750 39.89 F 24.96916667 8.32305556 85.36 F 24.96916667 8.32305556 85.36 F 336.8932917 112.2977639 54.10 F 336.8932917 112.2977639 54.10 F 423.8208333 141.2736111 20.74 0.0004 54.5013333 6.8126667 11 478.3221667 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.886057 Source T Coeff Var 6.540259 Root MSE N Mean 2.610109 39.90833 DF Anova SS Mean Square F Value Pr > F 423.8208333 141.2736111 20.74 0.0004 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 6.812667 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 7.1508 Means with the same letter are not significantly different 135 t Grouping Mean A 48.717 B A 41.850 B C 35.567 C 33.500 N T CT2 CT1 CT4 CT3 NSCT than la sau thang trong- TN voi phun The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 0.24595833 0.08198611 114.40 F 0.24595833 0.08198611 114.40 F 0.14886667 0.04962222 36.99 F 0.14886667 0.04962222 36.99 F 0.22566667 0.07522222 56.77 F 0.22566667 0.07522222 56.77 F 192.4100000 64.1366667 9.72 0.0048 52.8000000 6.6000000 11 245.2100000 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.784674 Source T Coeff Var Root MSE N Mean 5.112530 2.569047 50.25000 DF Anova SS Mean Square F Value Pr > F 192.4100000 64.1366667 9.72 0.0048 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 6.6 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 7.0383 Means with the same letter are not significantly different 137 t Grouping Mean A 54.667 B A 53.667 B C 47.400 C 45.267 N T CT4 CT3 CT2 CT1 chieu cao cay sau thang The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 118.6958333 39.5652778 10.62 0.0037 29.8133333 3.7266667 11 148.5091667 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.799249 Source T Coeff Var 5.054657 Root MSE N Mean 1.930458 38.19167 DF Anova SS Mean Square F Value Pr > F 118.6958333 39.5652778 10.62 0.0037 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 3.726667 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 5.2888 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N T A 42.533 CT4 B A 39.500 CT3 B C 36.600 CT2 C 34.133 CT1 sinh khoi than la sau thang The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 0.23376667 0.07792222 21.50 0.0003 0.02900000 0.00362500 11 0.26276667 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.889636 Source T Coeff Var 1.427293 DF Root MSE N Mean 0.060208 4.218333 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 0.23376667 0.07792222 21.50 0.0003 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.003625 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 0.1649 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N T A 4.36667 CT4 A 4.33333 CT3 B 4.15000 CT2 B 4.02333 CT1 138 NSTT than la sau thang The ANOVA Procedure Dependent Variable: N Sum of DF Squares Mean Square F Value Pr > F 1931.666667 643.888889 39.62 F 1931.666667 643.888889 39.62 F 0.11822500 0.03940833 24.89 0.0002 0.01266667 0.00158333 11 0.13089167 Source Model Error Corrected Total R-Square 0.903228 Source T Coeff Var 1.951342 DF Root MSE N Mean 0.039791 2.039167 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 0.11822500 0.03940833 24.89 0.0002 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for N NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.001583 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 0.109 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N T A 2.16000 CT4 A 2.11000 CT3 139 B B 1.97000 1.91667 CT2 CT1 140