nghiên cứu nhân giống cây gấc (momordica cochinchinensis) bằng phương pháp nuôi cấy mô

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ®¹i häc th¸i nguyªn TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ HẢO NGHIÊN CỨU NHÂN GIỐNG CÂY GẤC (MOMORDICA COCHINCHINENSIS) BẰNG PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY MÔ Chuyên ngành : Công nghệ sinh học Mã số : 60.42.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học PGS. TS. Ngô Xuân Bình Thái Nguyên - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t Danh môc c¸c b¶ng Danh môc c¸c ®å thÞ MỞ ĐẦU…………………………………………………………… 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU…………………………….… … 4 1. TỔNG QUAN VỀ CÂY GẤC…………………………………… … 4 1.1. Giới thiệu chung về cây Gấc…………………………………………… 4 1.2. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật học của cây gấc……… … 5 1.2.1. Phân bố và gieo trồng………………………………………… 5 1.2.2. Đặc điểm thực vật học ………………………………………… 6 1.2.3. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển……………………………… 8 1.2.4. Công dụng của cây Gấc……………………………………… 9 2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM VỀ CÂY GẤC…………………………………………………………………. 10 2.1. Tình hình nghiên cứu về mặt dược lý của cây Gấc……………… … 10 2.2. Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây Gấc bằng phương pháp nuôi cấy mô…………………………………………………………………. 13 3. KHÁI QUÁT VỀ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT………… 13 3.1. Khái niệm nuôi cấy mô tế bào thực vật………… ……………………. 13 3.2. Sơ lược lịch sử nuôi cấy mô tế bào thực vật………… ……………… 14 3.3. Cơ sở khoa học của phương pháp nuôi cấy mô tế bào thực vật……… 16 3.4. Điều kiện và môi trường nuôi cấy mô tế bào thực vật………………… 17 3.5. Các công đoạn của nuôi cây mô tế bào………………………………. 25 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 28 1. Đối tƣợng, địa điểm và thời gian nghiên cứu…………… ………… 28 1.1. Đối tượng nghiên cứu………………………… …………………… 28 1.2. Thời gian nghiên cứu…………………………… …… … …… … 28 2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu……………… …………… … 28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1. Nội dung nghiên cứu…………………………………… … … …… 28 2.2. Phương pháp nghiên cứu…………………… …………………… … 28 2.3. Xử lý số liệu………………………………………………………….… 35 2.4. Điều kiện thí nghiệm…………………………………… ……………. 36 2.4.1. Thí nghiệm in vitro…………………………………… …… 36 2.4.2. Thí nghiệm thích ứng cây in vitro ngoài điều kiện tự nhiên… 36 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN…………. 37 3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của hóa chất và thời gian khử trùng đến tỉ lệ sống của mẫu Gấc…………………… ……………… … 37 3.1.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của H 2 O 2 đến tỷ lệ sống của mẫu Gấc 37 3.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của HgCl 2 đến tỷ lệ sống của mẫu Gấc ………………………………………………………… 38 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của các chất kích thích sinh trƣởng đến khả năng tái sinh chồi cây Gấc………………………….… 41 3.2.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của Kinetin đến khả năng tái sinh chồi cây Gấc…… ………….……… …………………….…… 41 3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi cây Gấc……………………………………….………… 42 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của các chất kích thích sinh trƣởng đến khả năng nhân nhanh chồi cây Gấc… ………… ……… 43 3.3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của Kinetin đến hiệu quả nhân chồi… 44 3.3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến hiệu quả nhân chồi…………………………………………………………………… 45 3.3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và Kinetin đến hiệu quả nhân chồi……….… …………………………. 47 3.3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và nước dừa đến hiệu quả nhân chồi…………………………….…… 48 3.3.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và IBA đến hiệu quả nhân chồi…………………………….……… 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của các chất kích thích sinh trƣởng đến khả năng ra rễ chồi Gấc……………………….…………… 51 3.4.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của IBA đến hiệu quả ra rễ…… 51 3.4.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến hiệu quả ra rễ… 53 3.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của giá thể đến tỷ lệ sống của cây con trong vƣờn ƣơm…………………….…………………………… 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………….… 56 1. KẾT LUẬN……………………………………………….………… 56 2. KIẾN NGHỊ……………………………………………………………. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤ C CÁ C BẢ NG TRONG LUẬ N VĂN Bng Tên cá c bả ng trong luậ n văn Trang Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 và thời gian khử trùng đến tỷ lệ sống của mẫu gấc (Sau 15 ngày nuôi cấy)) 37 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ HgCl 2 và thời gian khử trùng đến tỷ lệ sống của mẫu gấc (Sau 15 ngày nuôi cấy) 38 Bảng 3.3. So sánh kết quả nghiên cứu khử trùng 2 loại hoá chất (Oxy già và HgCl 2 ) 40 Bảng 3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của kinetin đến khả năng tái sinh chồi gấc 41 Bảng 3.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi gấc 42 Bảng 3.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ kinetin đến hiệu quả nhân chồi. 44 Bảng 3.7. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của BAP đến hiệu quả nhân chồi. 45 Bảng 3.8. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng sự phối hợp giữa BAP và kinetin đến hiệu quả nhân chồi gấc. 46 Bảng 3.9. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và nước dừa đến hiệu quả nhân chồi gấc. 48 Bảng 3.10. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và IBA đến hiệu quả nhân chồi gấc. 50 Bảng 3.11. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của IBA đến hiệu quả ra rễ. 51 Bảng 3.12. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến hiệu quả ra rễ 52 Bảng 3.13. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của giá thể đến tỷ lệ sống của cây con trong vườn ươm. 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤ C CÁ C HÌNH TRONG LUẬ N VĂN Hnh Tên cá c Hình trong luậ n văn Trang Hình 3.1. Ảnh hưởng của chất khử trùng H 2 O 2 đến tỷ lệ sống của mẫu gấc 38 Hình 3.2. Ảnh hưởng của chất khử trùng HgCl 2 đến tỷ lệ sống của mẫu gấc 39 Hình 3.3. Ảnh hưởng của kinetin đến khả năng tái sinh chồi cây gấc 41 Hình 3.4. Ảnh hưởng của BAP đến khả năng tái sinh chồi cây gấc 42 Hình 3.5. Ảnh hưởng của kinetin đến hiệu quả nhân chồi cây gấc 44 Hình 3.6. Ảnh hưởng của BAP đến hiệu quả nhân chồi cây gấc 46 Hình 3.7. Ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và Kinetin đến hiệu quả nhân chồi cây gấc 47 Hình 3.8. Ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và nước dừa đến hiệu quả nhân chồi cây gấc 49 Hình 3.9. Ảnh hưởng của sự kết hợp giữa BAP và IBA đến hiệu quả nhân chồi cây gấc 50 Hình 3.10. Ảnh hưởng của IBA đến hiệu quả ra rễ cây gấc 52 Hình 3.11. Ảnh hưởng của NAA đến hiệu quả ra rễ cây gấc 53 Hình 3.12. Ảnh hưởng của giá thể đến tỷ lệ sống của cây con trong vườn ươm 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn NHỮ NG CHỮ VIẾ T TẮ T BAP 6-benzylaminopurine CT Công thức ĐTST Điều tiết sinh trưởng Kinetin furfurylaminopurine MS Murashinge and Skoog, 1962 NAA Naphlene acetic acid TN Thí nghiệm IBA Indole – 3 – butyric acid Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Gấc có tên khoa học là Momordica cochinchinensis thuộc bộ Vioales, họ bầu bí (Cucurbitaceae) [8]. Trong gấc có chứa lycopen và β-caroten với hàm lượng cao gấp nhiều lần các thực phẩm đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Quả gấc và hạt gấc chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học có giá trị, đặc biệt hạt gấc được dùng trong nhiều bài thuốc dân tộc để chữa bệnh [5, 6, 8]. Ngoài ra, các nghiên cứu gần đây còn cho thấy dầu gấc có khả năng sửa chữa sai lệch DNA do bị chiếu tia tử ngoại [9], có tác dụng chống phóng xạ đó là những cơ sở để sử dụng dầu gấc trong việc điều trị bệnh ung thư [5]. Về mặt dinh dưỡng, tác giả Vương Thuý Lệ đã chứng minh rằng, gấc có hàm lượng β-carotene cao nhất trong các loại trái cây với hàm lượng 35,5mg/100g thịt trái [20]. Hàm lượng lycopene trong gấc cao gấp 76 lần khoai tây [18]. Vương Thuý Lệ và cs (2002) đã khảo sát thực nghiệm tác dụng của β-carotene trong gấc đến trẻ em (ở miền Bắc Việt Nam) cho thấy, lượng hồng cầu, β-carotene, vitamin A trong máu của nhóm ăn xôi gấc tăng lên rõ rệt so với hai nhóm ăn dầu gấc và β-carotene tổng hợp [19]. Aoki và cs (2002) nghiên cứu những chất màu có trong gấc. Gấc chứa β-carotene, lycopene, zeaxanthin, β-cryptoxanthin. Trong đó hàm lượng lycopene đạt 380µg/g thịt trái [14]. Ishida và cs (2004) nghiên cứu thành phần acid béo và carotenoid trong gấc cho thấy, thịt gấc chứa 22% acid béo gồm có 32% oleic acid, 29% palmitic acid và 28% linoleic acid [18]. Về mặt dược học, đã có nhiều nghiên cứu về khả năng khắc phục hậu quả chất độc màu da cam và phòng chữa ung thư gan của β-carotene có trong gấc. Thờ i gian gầ n đây , quả gấc đã bắt đầu được tiếp thị ở khu vực châu Á với nhiề u dạ ng sả n phẩ m như nước ép, dầu gấc Từ năm 2002, ở Việt Nam sả n phẩ m dầ u Gấ c (VINAGA) đượ c bá n nhiề u trên thị trườ ng trong và ngoài nước. Nhu cầ u ngà y càng tăng của sản phẩm quả g ấc làm nguyên liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 chế biế n ở mứ c công nghiệ p đã hình thà nh cá c vù ng sả n xuấ t nguyên liệ u tạ i nhiề u tỉnh khu vực phía Bắc và phía Nam của Việt Nam. Ở Việt Nam cây gấc được trồng rải rác khắp nơi, tập trung nhiều nhất là các vùng phía Bắc. Gấc có thể trồng bằng hạt hay giâm cành nhưng cho hệ số nhân giống không cao [8]. Mặt khác, gấc là lo ại cây đơn tính khác gốc, cây mọ c từ hạ t sẽ phân hó a thà nh cây đự c và cây cá i ri êng biệ t. Việ c trồ ng cây gấc bằng phương pháp gieo hạt truyền thống làm giảm hiệu quả sản xuất, tố n ké m về công sứ c và chi ph í do không thể phân biệ t đượ c đặ c điể m giớ i tính của cây ở giai đoạn đầu trước khi cây ra hoa . V vậy, để phát triển vùng nguyên liệ u sả n xuấ t gấc, cầ n thiế t phả i tiế n hà nh cá c kỹ thuậ t nhân giố ng vô tính t cây cái có năng suất và chất lượng ổn định . Phương pháp này đã và đang chứng tỏ là một phương pháp có ý nghĩa quan trọng cho công tác giống cây trồng, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Xuất phát t tính cấp thiết của đề tài, chúng tôi tiến hành: “Nghiên cứu nhân giống cây gấc (Momordica cochinchinensis) bằng phương pháp nuôi cấy mô” Mục đích nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu Xây dựng thành công quy trnh nhân giống gấc có năng suất cao bằng phương pháp nuôi cấy mô. Nhờ đó, người ta có thể nhân lên hàng vạn cây cái và giữ nguyên tính trạng di truyền của cây mẹ. Đồng thời, các nghiên cứu về nuôi cấy mô sẽ đặt cơ sở cho các nghiên cứu chọn giống gấc có ưu thế lai cao. 2. Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian khử trùng và hoá chất khử trùng đến tỉ lệ sống của mẫu gấc; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất điều tiết sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi gấc;  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất điều tiết sinh trưởng đến khả năng nhân nhanh của chồi gấc;  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất điều tiết sinh trưởng đến khả năng ra rễ của chồi gấc;  Xác định giá thể phù hợp cho sinh trưởng phát triển của cây in vitro ngoài vườn ươm. Ý nghĩa của đề tài: - Ý nghĩa khoa học  Kết quả nghiên cứu đưa ra một số kỹ thuật vi nhân giống cây gấc bằng phương pháp in vitro. T đó, đánh giá được tác động của một số chất điều tiết sinh trưởng trong nhân giống cây gấc.  Bổ sung nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và sản xuất giống gấc thương phẩm có năng suất cao. - Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện kỹ thuật nhân giống cây gấc nhằm cung cấp giống gấc với số lượng lớn, chất lượng đảm bảo, đồng thời giữ được đặc tính di truyền của cây chọn lọc. [...]... trình nhân nhanh cây gấc từ nguyên liệu ban đầu là hạt gấc bằng phương pháp nuôi cấy mô cho phép sản xuất hàng loạt cây gấc trong khoảng thời gian 10 đến 12 tuần [7] Năm 2009, tác giả Lê Văn Hoà và cs đã thử nghiệm vi nhân giống cây gấc bằng nuôi cấy mô tế bào và đưa ra được một số môi trường nhân nhanh cơ bản và giá thể thử nghiệm ra vườn ươm, kết quả như sau: (1) Môi trường thích hợp cho sự nhân. .. hiệu gấc Việt Nam dành cho các bà nội trợ dùng nấu xôi, chế biến các món ăn, dùng thay phẩm màu trong chế biến thức ăn, cho vào cháo, sữa cho trẻ nhỏ…để phòng chống suy dinh dưỡng, thiếu vi chất, tăng sức đề kháng cho trẻ em [8] 2.2 Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây gấc bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu về nuôi cây mô tế bào thực vật cây gấc. .. dưỡng cây gấc ex vitro [3] 3 KHÁI QUÁT VỀ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT 3.1 Khái niệm nuôi cấy mô tế bào thực vật Nuôi cấy mô tế bào thực vật là phạm trù khái niệm chung cho tất cả các loại nuôi cấy nguyên liệu thực vật hoàn toàn sạch các vi sinh vật trên môi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 trường dinh dưỡng nhân tạo, trong điều kiện vô trùng [1] Nhân giống. .. trong chọn tạo giống cây trồng như: đột biến tế bào soma, cứu phôi lai xa, dung hợp tế bào trần, tạo dòng kháng thể, nuôi cấy bao phấn, hạt phấn trên nhiều đối tượng cây trồng Chúng ta đang bước vào giai đoạn thứ tư của nuôi cấy mô tế bào, đây là giai đoạn nuôi cấy mô tế bào được ứng dụng mạnh mẽ vào thực tiễn chọn giống, nhân giống, sản xuất các chất thứ cấp có hoạt tính sinh học và nghiên cứu lý Số hóa... gian nghiên cứu 1.1 Đối tƣợng nghiên cứu Nguyên liệu thí nghiệm gồm đỉnh chồi hoặc đoạn thân mang chồi nách của cây cái giông gấc Nếp ́ đang sinh trưởng tốt, không sâu bệnh, trồng tại Thái Nguyên 1.2 Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 01 /2010 đến 01 /2011 2 Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng của hóa chất và thời gian khử trùng đến tỉ lệ sống của mẫu gấc - Nghiên. .. công hay thất bại của nuôi cấy tế bào và mô thực vật Mỗi một loại vật liệu khác nhau có những đòi hỏi khác nhau về thành phần môi trường, khi bắt đầu nghiên cứu một số loài mới hoặc giống mới cần phải chọn lựa cho đối tượng nghiên cứu một loại môi trường cơ bản phù hợp Từ những năm 1933, Tukey đã nghiên cứu tạo ra môi trường nuôi cấy thực vật, cho đến nay đã có rất nhiều loại môi trường khác nhau được... Rễ gấc: Sao vàng, tán mỏng, dùng uống chữa tê thấp sưng chân gọi là Phòng kỷ nam [13] 5 Lá gấc: Viện Đông y dùng lá gấc với tầm gửi đắp ngoài ra làm thuốc tiêu sưng tấy [8] 2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM VỀ CÂY GẤC 2.1 Tình hình nghiên cứu về mặt dƣợc lý của cây gấc Thực tế nghiên cứu khoa học cho thấy, công dụng của gấc với sức khỏe con người còn hơn thế rất nhiều Trong trái gấc, ... Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 17 * Điều kiện vô trùng Nuôi cấy in vitro là nuôi cấy trong điều kiện vô trùng Nếu không đảm bảo tốt điều kiện vô trùng nuôi cấy thì môi trường sẽ bị nhiễm, mô nuôi cấy sẽ bị chết Điều kiện vô trùng có ý nghĩa quyết đến sự thành bại của nuôi cấy mô invitro Phương pháp vô trùng vật liệu thông dụng nhất hiện nay là dùng các chất hóa học, tia cực... mẫu gấc - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất điều tiết sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi gấc - Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng đến khả năng nhân nhanh chồi cây gấc - Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất kích thích sinh trưởng đến khả năng ra rễ - Nghiên cứu loại giá thể phù hợp cho sự thích ứng cây in vitro ngoài điều kiện tự nhiên 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Các thí nghiệm... phát triển của mô sẹo hay cơ quan nuôi cấy Agar: Trong môi trường nuôi cấy đặc, người ta thường sử dụng agar để làm rắn hoá môi trường Nồng độ agar sử dụng thường là 0,6 - 1%, đây là loại tinh bột đặc chế từ rong biển để tránh hiện tượng mô chìm trong môi trường hoặc bị chết vì thiếu O2 nếu nuôi trong môi trường lỏng và tĩnh pH môi trường: Với mỗi loại cây trồng yêu cầu một loại môi trường khác . Nghiên cứu nhân giống cây gấc (Momordica cochinchinensis) bằng phương pháp nuôi cấy mô Mục đích nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu Xây dựng thành công quy trnh nhân. Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây Gấc bằng phương pháp nuôi cấy mô ………………………………………………………………. 13 3. KHÁI QUÁT VỀ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO THỰC VẬT………… 13 3.1. Khái niệm nuôi cấy mô tế bào. 2.2. Tình hình nghiên cứu về nhân giống cây gấc bằng phƣơng pháp nuôi cấy mô Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu về nuôi cây mô tế bào thực vật cây gấc. Năm 1996,