Tìm hiểu sự tăng trưởng và tích lũy tinh dầu trong thân rễ của cây nghệ đen curcuma zedoaria rosc

Số hạt tinh dầu/thị trường kính có trong lát cắt ngang phần giữa củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn.. Sự thay đổi số hạt tinh dầu/thị trường kính ở lát cắ

Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh

Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành tỏ lòng biết ơn đến:

Cố GS TS Mai Trần Ngọc Tiếng, người Thầy đã sáng lập nên Bộ môn Sinh

lý Thực Vật và tạo điều kiện cho em có cơ hội được học và thực tập về chuyên ngành này

PGS.TS Bùi Trang Việt, người Thầy đã gi ảng dạy và truyền đạt cho em

những kiến thức và cả những kinh nghiệm quý Thầy đã tạo điều kiện tốt cho em làm quen với môi trường mới và gợi mở nhiều vấn đề trong suốt thời gian học tập

và thực hiện luận văn tại Bộ môn

TS Nguyễn Du Sanh, trưởng khoa Sinh học đã nhận em vào chuyên ngành này và tận tình giảng dạy, góp ý cho em trong học tập

PGS TS Võ Thị Bạch Mai, PGS TS Bùi Văn Lệ, PGS TS Nguyễn Minh Châu, PGS TS Dương Tấn Nhựt, TS Nguyễn Thị Quỳnh, TS Nguyễn Hữu Hổ và

TS Lê Thị Thủy Tiên đã tận tình giảng dạy, góp ý cho em trong học tập

Th.S Phan Ngô Hoang, Thầy đã tận tình góp ý, giúp đỡ em những lúc khó khăn, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn:

Th.S Trần Thanh Hương, Th.S Trịnh Cẩm Tú, Th.S Trần Thị Thanh Hiền,

Cô Lê Thị Thanh Xuân, Th.S Đỗ Thường Kiệt đã luôn chỉ dẫn và động viên em trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Các anh chị và các bạn cao học khóa 16, 17, 18, 19, các em sinh viên khóa

2005, 2006, 2007, em Hiệp, chị Huyền đã giúp đ ỡ và chia sẻ cùng Bình trong thời gian qua

cùng tất cả những người thân đã quan tâm và giúp đỡ con trong thời gian qua

TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2011 Nguyễn Thị Duy Bình

M Ở ĐẦU

Nghệ đen Curcuma zedoaria Rosc (Zingiberaceae) là loài cây thân thảo lâu

năm, có thân rễ (củ) được tìm thấy ở nhiều nước thuộc vùng nhiệt đới như Việt Nam, Ấn Độ và Thái Lan

- Tìm hiểu tăng trưởng thân rễ, tích lũy tinh dầu và liên hệ giữa tăng trưởng và tích lũy tinh dầu ở thân rễ

Trong y học cổ truyền, củ Nghệ đen được dùng để trị bệnh xanh xao, thiếu máu, viêm loét dạ dày,… Thành phần quan trọng của củ Nghệ đen là tinh dầu có tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus, diệt côn trùng và

chống oxi hóa, ngoài ra còn dùng để làm gia vị, nước hoa,…

Hiện nay, nhiều nghiên cứu về loài cây này như tạo củ in vitro (Anisuzzaman và

cs, 2008), phân tích thành phần hóa học và tính kháng oxi hóa của tinh dầu Nghệ đen (Trần Thị Việt Hoa và cs, 2007), nuôi cấy dịch treo tế bào (Nguyễn Hoàng Lộc

và cs, 2009), đã được thực hiện

Nhằm làm tăng sự tích lũy tinh dầu trong sự phát triển củ, đề tài: “Tìm hiểu sự

tăng trưởng và tích lũy tinh dầu trong thân rễ của cây Nghệ đen Curcuma zedoaria

Rosc.” được thực hiện nhằm mục đích:

- Áp dụng chất điều hòa tăng trưởng thực vật vào thời điểm thích hợp để làm tăng sự tích lũy tinh dầu trong thân rễ

MỤC LỤC

Trang

CÁC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC ẢNH v

M Ở ĐẦU 1

1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 NGHỆ ĐEN 2

1.1.1 Phân loại 2

1.1.2 Đặc điểm sinh học 2

1.1.3 Phân bố 3

1.1.4 Tác dụng dược lý 3

1.1.5 Thành phần hóa học 4

1.1.6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về Nghệ đen 4

1.2 CỦ 6

1.2.1 Sự hình thành củ 7

1.2.2 Các giai đoạn của quá trình tạo củ 7

1.2.3 Hình thái ngoài của củ 8

1.2.4 Các biến đổi cấu trúc giải phẫu trong quá trình tăng tr ưởng củ ở cây đơn tử diệp 9

1.3 TINH DẦU 10

1.3.1 Định nghĩa 10

1.3.2 Cơ quan tích lũy 10

1.3.3 Thành phần hóa học và tổng hợp tinh dầu 11

1.3.4 Hoạt tính sinh hoc của tinh dầu đối với cây 14

1.3.5 Sự dùng tinh dầu trong nông nghiệp và y dược 14

1.4 Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật đến sự tăng trưởng củ và tích lũy hợp chất thứ cấp 16

1.4.1 Auxin 16

1.4.2 Gibberellin 17

1.4.3 Acid abscisic 17

1.4.4 Cytokinin 18

1.4.5 Acid jasmonic 19

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20

2.1 VẬT LIỆU 20

2.1.1 Vật liệu dùng để phân tích và xử lý 20

2.1.2 Vật liệu dùng trong nuôi cấy 20

2.1.3 Vật liệu dùng trong sinh trắc nghiệm 20

2.2 PHƯƠNG PHÁP 21

2.2.1 Quan sát cấu trúc giải phẫu 21

2.2.2 Theo dõi sự tích lũy tinh dầu ở củ Nghệ đen trong vườn 21

2.2.3 Xác định trọng lượng khô 21

2.2.4 Đo cường độ hô hấp 22

2.2.5 Xác định lượng tinh bột 22

2.2.6 Ly trích và đo hoạt tính các chất điều hòa tăng trưởng thực vật 23

2.2.7 Tạo cây in vitro 25

2.2.8 Xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây in vitro 26

2.2.9 Xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây Nghệ đen trong vườn.26

2.2.10 Xử lý số liệu 27

3 K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 KẾT QUẢ 28

3.1.1 Sự tăng trưởng, cấu trúc giải phẫu và tích lũy tinh dầu của củ cây Nghệ đen trong vườn 28

 Sự tăng trưởng của củ cây Nghệ đen trong vườn 28

 Cấu trúc giải phẫu của cây Nghệ đen 29

 Sự tích lũy tinh dầu của củ Nghệ đen trong vườn 29

3.1.2 Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp, hàm lượng tinh bột và hoạt tính chất điều hòa tăng tr ưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một trong vườn 36

 Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột của củ Nghệ đen cấp một trong vườn 36

 Sự thay đổi hoạt tính chất điều hòa tăng tr ưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một trong vườn 38

3.1.3 Sự nuôi cấy in vitro và quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp một 41

 Sự nuôi cấy in vitro 41

 Quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp một 41

3.1.4 Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng tr ưởng thực vật lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro.46  Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật (IAA, GA3, BA) lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro 46

 Ảnh hưởng của BA lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro 51

3.1.5 Ảnh hưởng của BA lên trọng lượng khô và hàm lượng tinh dầu ở cây

Nghệ đen trong vườn 57

3.2 THẢO LUẬN 60

3.2.1 Sự tăng trưởng, cấu trúc giải phẫu và tích lũy tinh dầu của củ cây Nghệ đen 60

3.2.2 Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp, hàm lượng tinh bột và

hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một.63 3.2.3 Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng trưởng thực vật lên sự tăng trưởng và tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen 65

4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 68

4.1 KẾT LUẬN 68

4.2 ĐỀ NGHỊ 68

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 69

- Thành phần môi trường MS

PHỤ LỤC

- Bài báo gởi đăng tạp chí Khoa học và Công nghệ, ĐHQGTPHCM

CÁC CH Ữ VIẾT TẮT

ABA abscisic acid (acid abscisic)

BA (BAP) benzyl adenine (benzyl amino purin)

2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid

GA3 gibberellic acid (acid gibberellic)

IAA indol acetic acid (acid indol acetic)

IBA indol butyric acid (acid indol butyric)

JA jasmonic acid (acid jasmonic)

NAA α-naphthalene acetic acid (acid α-naphthalene acetic) PTM primary thickening meristem, mô phân sinh dày cấp một TLK trọng lượng khô

TLT trọng lượng tươi

DANH MỤC ẢNH

Trang

Ảnh 1.1 Cây Nghệ đen Curcuma zedoaria. 3

Ảnh 3.1 Sự phát triển củ Nghệ đen từ củ mẹ (m). 30

Ảnh 3.2 Củ nghệ đen trong vườn sau 4 (A), 6 (B), 8 (C) và 10 (D) tháng trồng. 31

Ảnh 3.3 Lát cắt ngang củ cây Nghệ đen với bó libe mộc xếp chồng lên nhau và bó

mộc chuyên hóa ly tâm 32

Ảnh 3.4 Lát cắt ngang củ Nghệ đen cho thấy tinh bột tích trữ nhiều ở vùng vỏ và

lõi 32

Ảnh 3.5 Lát cắt ngang củ Nghệ đen trong vườn cho thấy tinh dầu (mũi tên) được

tích trữ trong nhu mô 33

Ảnh 3.6 Lát cắt ngang rễ cây Nghệ đen. 33

Ảnh 3.7 Cây Nghệ đen in vitro sáu tuần tuổi trên môi trường MS (A) và sau ba

tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung BA 2 mg/l và IBA 0,5 mg/l (B) 42

Ảnh 3.8 Mô phân sinh dày cấp một ở thân cây Nghệ đen in vitro ba tháng tuổi. 43

Ảnh 3.9 Sự hình thành bó mạch từ vùng mô phân sinh dày cấp một ở các lát cắt

ngang thân cây Nghệ đen in vitro tại vị trí xa mô phân sinh ngọn. 44

Ảnh 3.10 Nội bì và trụ bì hình thành ở lát cắt ngang phần gốc thân cây Nghệ đen in

vitro. 45

Ảnh 3.11 Lát cắt dọc qua vùng mô phân sinh ngọn của thân cây Nghệ đen in vitro

cho thấy ở phần gốc thân (khoảng nách lá thứ bảy trở đi) vùng mô phân sinh dày

cấp một đã biệt hóa hoàn toàn (mũi tên) 45

Ảnh 3.12 Lát cắt dọc thân cây Nghệ đen in vitro sau 2 tuần nuôi cấy với môi

trường có bố sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau cho thấy sự thay đổi đường kính vùng lõi thân 49

Ảnh 3.13 Sự phân bố hạt tinh dầu ở vị trí nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in

vitro sau hai tuần nuôi cấy (mũi tên: hạt tinh dầu) 50

Ảnh 3.14 Khúc cắt thân cây Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường

bổ sung BA 3 mg/l mang chồi bên tăng trưởng ở phần gốc thân (vị trí nách lá thứ

bảy và tám) 55

Ảnh 3.15 Sự phân bố hạt tinh dầu tại các nách lá 5, 6, 7 và 8 (A –D) ở thân cây

Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường bổ sung BA 3 mg/l 56

Ảnh 3.16 Củ ở giai đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử

lý 59

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Số hạt tinh dầu/thị trường kính có trong lát cắt ngang phần giữa củ cấp

một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 34

B ảng 3.2 Thể tích tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai đoạn 10 tháng

tuổi của cây Nghệ đen trong vườn 35

Bảng 3.3 Trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột ở phần giữa củ

cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 36

Bảng 3.4 Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ cấp một ở các giai

đoạn 4, 6, 8 và 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn 38

Bảng 3.5 Đường kính thân và số hạt tinh dầu/lát cắt ngang của cây Nghệ đen in

vitro ở vị trí nách lá số sáu sau hai tuần nuôi cấy với môi trường có bổ sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau 47

Bảng 3.6 Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá

khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS có bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS) 52

Bảng 3.7 Số chồi bên được hình thành tại vị trí nách lá thứ bảy, tám và sự thay đổi

số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS làm đối chứng và MS bổ sung

BA 1, 3, 5 và 7 mg/l 53

Bảng 3.8 Trọng lượng khô và thể tích tinh dầu của củ cấp một và củ cấp ba ở giai

đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý 57

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Sinh tổng hợp terpen 12

Hình 1.2 Sinh tổng hợp các monoterpen và sesquiterpen 13

Hình 2.1 Sơ đồ ly trích và cô lập các chất điều hòa tăng trưởng thực vật 24

Hình 3.1 Sự thay đổi số hạt tinh dầu/thị trường kính ở lát cắt ngang phần giữa củ

cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 34

Hình 3.2 Sự thay đổi hàm lượng tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai đoạn 10 tháng tuổi của cây Nghệ đen trong vườn 35

Hình 3.3 Sự thay đổi trọng lượng khô và hàm lượng tinh bột phần giữa củ cấp một

ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 37

Hình 3.4 Sự thay đổi cường độ hô hấp phần giữa củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 37

Hình 3.5 Sự thay đổi hoạt tính auxin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của

cây Nghệ đen trong vườn 39

Hình 3.6 Sự thay đổi hoạt tính cytokinin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển

của cây Nghệ đen trong vườn 39

Hình 3.7 Sự thay đổi hoạt tính gibberellin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển

của cây Nghệ đen trong vườn 40

Hình 3.8 Sự thay đổi hoạt tính acid abscisic của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn 40

Hình 3.9 Sự thay đổi đường kính thân và số hạt tinh dầu/thị trường kính ở vị trí nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường

bổ sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau (Các số sau kí hiệu IAA,

BA và GA3 chỉ nồng độ, mg/l) 48

Hình 3.10 Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá

khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS) 54

Hình 3.11 Sự thay đổi số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro

tại các vị trí nách lá khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung

BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS) 54

Hình 3.12 Trọng lượng khô củ cấp một và củ cấp ba ở giai đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý 58

Hình 3.13 Sự thay đổi thể tích tinh dầu củ cấp một và củ cấp ba ở giai đoạn 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn sau khi xử lý 58

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 K ẾT QUẢ

3.1.1 Sự tăng trưởng, cấu trúc giải phẫu và tích lũy tinh dầu của củ cây Nghệ đen trong vườn

 Sự tăng trưởng của củ cây Nghệ đen trong vườn

Cây Nghệ đen được trồng trong vườn tại huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai

Từ củ mẹ, các củ cấp một, cấp hai và cấp ba được hình thành lần lượt từ chồi mầm trên củ mẹ, củ cấp một và củ cấp hai Đôi khi, củ cấp bốn xuất hiện từ chồi mầm trên củ cấp ba

Củ mẹ được trồng là củ cấp hai có mang 1 – 3 củ cấp ba Sau hai tuần trồng,

có 1 hoặc 2 chồi mầm trên củ mẹ tái lập tăng trưởng thành thân khí sinh (ảnh

3.1A) Khi thân khí sinh tăng trưởng mạnh và củ mẹ suy giảm, tại phần gốc của thân khí sinh phình to hình thành củ cấp một (ảnh 3.1B) Sau 3 - 4 tháng trồng, khi thân khí sinh mang 5 – 7 lá và củ cấp một có đường kính 2,5 – 3,5 cm, tại các chồi

mầm ở phần giữa và phần đáy của củ cấp một phình lên hình thành củ cấp hai, có khoảng 4 – 6 củ cấp hai được hình thành với đường kính từ 0,5 – 1 cm (ảnh 3.1C và 3.2A) Ở giai đoạn cây Nghệ đen 6 tháng trồng, có sự gia tăng đường kính của củ

cấp một (3,5 – 4 cm) và củ cấp hai (1,5 – 3 cm) Các chồi mầm ở phần giữa và đáy

của củ cấp hai phình lên hình thành củ cấp ba, có khoảng 1 – 3 củ cấp ba được hình thành với đường kính từ 0,5 – 1 cm (ảnh 3.2B) Một số ít chồi mầm ở phần ngọn

của các củ cấp hai tăng trưởng thành thân khí sinh mới giúp cây Nghệ đen bành trướng rộng ra Đường kính củ cấp một và cấp hai tiếp tục gia tăng ở giai đoạn cây Nghệ đen 8 tháng trồng (củ cấp một có đường kính 4 – 6 cm, củ cấp hai có đường kính 2 – 3 cm), tuy nhiên số lượng củ cấp hai không thay đổi Số lượng và đường kính của củ cấp ba ở giai đoạn 8 tháng trồng tăng cao hơn so với giai đoạn 6 tháng

trồng (khoảng 6 – 12 củ cấp ba với đường kính đạt 1 – 2 cm) (ảnh 3.2C) Đôi khi các chồi mầm ở phần giữa của củ cấp ba cũng phình lên hình thành củ cấp bốn và một vài chồi mầm ở phần ngọn của củ cấp ba tái lập tăng trưởng thành thân khí

sinh Sau 7 – 8 tháng trồng, từ củ mẹ làm giống ban đầu cây Nghệ đen hình thành

hệ thống củ với các cấp củ khác nhau, từ củ cấp một đến củ cấp ba Đến 10 – 12 tháng trồng, củ cấp một có đường kính không thay đổi so với giai đoạn 8 tháng

trồng, củ cấp hai vẫn gia tăng đường kính, củ cấp ba gia tăng số lượng và đường kính củ so với giai đoạn 8 tháng trồng Hệ thống thân khí sinh bắt đầu lụi đi, củ được thu hoạch (ảnh 3.1D và 3.2D)

 Cấu trúc giải phẫu của cây Nghệ đen

Củ Nghệ đen có cấu trúc của một thân đơn tử diệp với bó libe mộc xếp chồng lên nhau và bó mạch chuyên hóa ly tâm Giữa libe và mộc không có tượng

tầng libe mộc với các tế bào dẹp dài, xếp tiếp tuyến và có khả năng phân chia mạnh (ảnh 3.3) Củ tích trữ nhiều tinh bột ở cả vùng vỏ và vùng lõi (ảnh 3.4) Bên cạnh

đó còn có sự hiện diện của các hạt tinh dầu màu vàng, có tính chiết quang nằm trong các tế bào nhu mô tiết, các tế bào này thường có kích thước to hơn so với các

tế bào nhu mô bên cạnh (ảnh 3.5)

Rễ Nghệ đen mang đặc tính riêng của rễ đơn tử diệp gồm các bó mộc xếp hướng tâm, không có vùng phân sinh libe mộc xếp xuyên tâm giữa libe và mộc (ảnh 3.6)

 S ự tích lũy tinh dầu của củ Nghệ đen trong vườn

Trên các lát cắt ngang phần giữa củ cho thấy số hạt tinh dầu tăng dần theo tuổi củ, tập trung thấp nhất ở giai đoạn 4 tháng tuổi, cao nhất ở giai đoạn 10 tháng

tuổi ở củ cấp một của cây Nghệ đen trong vườn (bảng 3.1 và hình 3.1)

Tương ứng với sự tập trung các hạt tinh dầu, hàm lượng tinh dầu cũng gia tăng theo tuổi củ Củ cấp một hình thành sớm nhất có hàm lượng tinh dầu đạt giá trị cao nhất, tiếp đến là củ cấp hai với hàm lượng tinh dầu giảm dần và thấp nhất ở củ cấp ba (bảng 3.2 và hình 3.2)

Ảnh 3.1 Sự phát triển củ Nghệ đen từ củ mẹ (m)

A, Chồi mầm tái lập tăng trưởng trên củ mẹ sau hai tuần trồng

B, Thân khí sinh phát triển và cho củ cấp một (mũi tên)

Ảnh 3.2.Củ nghệ đen trong vườn sau 4 (A), 6 (B), 8 (C) và 10 (D) tháng trồng

1 cm

2 cm

Ảnh 3.3 Lát cắt ngang củ cây Nghệ đen với bó libe mộc xếp chồng lên nhau và bó

mộc chuyên hóa ly tâm

Ảnh 3.4 Lát cắt ngang củ Nghệ đen cho thấy tinh bột tích trữ nhiều ở vùng vỏ và lõi

30 µm

500 µm

Ảnh 3.5 Lát cắt ngang củ Nghệ đen trong vườn cho thấy tinh dầu (mũi tên) được tích trữ trong nhu mô

Ảnh 3.6 Lát cắt ngang rễ cây Nghệ đen

30 µm

1 mm

Bảng 3.1 Số hạt tinh dầu/thị trường kính có trong lát cắt ngang phần giữa củ cấp

một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

Tuổi cây (tháng) Số hạt tinh dầu/thị trường kính (x10)

Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05

Hình 3.1 Sự thay đổi số hạt tinh dầu/thị trường kính ở lát cắt ngang phần giữa củ

cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

Bảng 3.2 Thể tích tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai đoạn 10 tháng

tuổi của cây Nghệ đen trong vườn

Cấp củ Thể tích tinh dầu (ml/100 g TLT)

2 1,18 ± 0,04b

Các số trung bình trong cột với các mẫu tự khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa ở mức p = 0,05

Hình 3.2 Sự thay đổi hàm lượng tinh dầu phần giữa củ cấp một, hai và ba ở giai đoạn 10 tháng tuổi của cây Nghệ đen trong vườn

3.1.2 Sự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp, hàm lượng tinh bột và hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một trong vườn

 S ự thay đổi trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột của củ Nghệ đen cấp một trong vườn

Trọng lượng khô và hàm lượng tinh bột tăng dần theo tuổi củ Trọng lượng khô và hàm lượng tinh bột thấp nhất ở giai đoạn 4 tháng tuổi, tăng mạnh (gấp đôi)

ở giai đoạn 6 tháng tuổi và tiếp tục tăng ở giai đoạn 8 và 10 tháng tuổi ở củ cấp một

của cây Nghệ đen trong vườn Trong khi đó, cường độ hô hấp lại giảm dần theo

tuổi củ Cường độ hô hấp đạt giá trị cao nhất ở giai đoạn 4 tháng tuổi, giảm dần ở giai đoạn 6, 8 tháng tuổi và thấp nhất ở giai đoạn 10 tháng tuổi ở củ cấp một của cây Nghệ đen trong vườn (bảng 3.3, hình 3.3 và 3.4)

Bảng 3.3 Trọng lượng khô, cường độ hô hấp và hàm lượng tinh bột ở phần giữa củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

Tuổi cây

(tháng)

Trọng lượng khô (mg/g TLT)

Hàm lượng tinh bột (mg/g TLK)

Cường độ hô hấp (µmolO2/gTLT/giờ)

Hình 3.3 Sự thay đổi trọng lượng khô và hàm lượng tinh bột phần giữa củ cấp một

ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

Hình 3.4 Sự thay đổi cường độ hô hấp phần giữa củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

 S ự thay đổi hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ Nghệ đen cấp một trong vườn

Hoạt tính của auxin, gibberellin và acid abscisic cao ở giai đoạn củ 4 tháng

tuổi, giảm mạnh ở giai đoạn 6, 8 và 10 tháng tuổi Trong khi đó, hoạt tính cytokinin cao ở giai đoạn 4 tháng tuổi, tiếp tục duy trì cao ở giai đoạn 6 tháng tuổi và bắt đầu

giảm dần ở giai đoạn 8 và 10 tháng tuổi (bảng 3.4, hình 3.5 – 3.8)

Bảng 3.4 Hoạt tính chất điều hòa tăng trưởng thực vật của củ cấp một ở các giai đoạn 4, 6, 8 và 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn

Hình 3.5 Sự thay đổi hoạt tính auxin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

Hình 3.6 Sự thay đổi hoạt tính cytokinin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển

của cây Nghệ đen trong vườn

Hình 3.7 Sự thay đổi hoạt tính gibberellin của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển

của cây Nghệ đen trong vườn

Hình 3.8 Sự thay đổi hoạt tính acid abscisic của củ cấp một ở các giai đoạn phát triển của cây Nghệ đen trong vườn

3.1.3 Sự nuôi cấy in vitro và quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp một

 Sự nuôi cấy in vitro

Sau hai tuần nuôi cấy, các chồi mầm bắt đầu tăng trưởng trên môi trường

MS Ở tuần thứ sáu, chồi mầm tăng trưởng mạnh, phát triển thành cây mang 1 – 2 lá

và được cấy chuyền sang môi trường MS có bổ sung BA 2 mg/l và IBA 0,5 mg/l để

tạo cụm chồi (ảnh 3.7)

 Quan sát hoạt động của mô phân sinh dày cấp một

Thân Nghệ đen gia tăng đường kính từ vùng mô với các tế bào phân chia

mạnh, được gọi là mô phân sinh dày cấp một Lát cắt dọc qua vùng mô phân sinh ngọn của thân cây Nghệ đen in vitro ba tháng tuổi cho thấy mô phân sinh dày cấp

một phân bố ngay dưới mô phân sinh ngọn và các sơ khởi lá (ảnh 3.8A) Ở lát cắt ngang thân gần mô phân sinh ngọn, mô phân sinh dày cấp một sắp xếp thành một vòng tròn xung quanh bó mạch (ảnh 3.8B) Mô phân sinh dày cấp một xuất hiện ở vùng trụ bì, ở giữa vùng vỏ có tương đối ít bó mạch và vùng trung tâm có sự tập trung nhiều bó mạch hơn, và bao gồm các tế bào dẹp, dài, xếp xuyên tâm Các tế bào này phân chia tiếp tuyến hình thành nhu mô vỏ và nhu mô lõi (ảnh 3.8 C - D) Trong khi đó, ở các lát cắt ngang qua thân tại vị trí xa mô phân sinh ngọn hơn, một

số vùng mô phân sinh dày cấp một phân chia lộn xộn hình thành nên bó mạch hướng vào trong ( ảnh 3.9)

Ở các lát cắt ngang thân cây Nghệ đen in vitro ở vị trí gần gốc thân cho thấy

mô phân sinh dày cấp một biệt hóa thành nội bì, trụ bì (ảnh 3.10) và ngừng hoạt động (khoảng nách lá thứ bảy trở đi) (ảnh 3.11)

Ảnh 3.7 Cây Nghệ đen in vitro sáu tuần tuổi trên môi trường MS (A) và sau ba

tháng tuổi trên môi trường MS bổ sung BA 2 mg/l và IBA 0,5 mg/l (B)

Ảnh 3.8 Mô phân sinh dày cấp một ở thân cây Nghệ đen in vitro ba tháng tuổi

A, Lát cắt dọc thân cho thấy mô phân sinh dày cấp một nằm ngay dưới mô phân sinh ngọn và các sơ khởi lá, phân bố dọc ở vùng ngoại vi của thân

B, Lát cắt ngang thân ngay dưới mô phân sinh ngọn cho thấy mô phân sinh dày

Ảnh 3.9 Sự hình thành bó mạch từ vùng mô phân sinh dày cấp một ở các lát cắt ngang thân cây Nghệ đen in vitro tại vị trí xa mô phân sinh ngọn

A, Các tế bào mô phân sinh dày cấp một (PTM) phân chia mạnh hình thành nên ống sàng (s), tế bào kèm (k) thuộc bó libe và các tế bào nhu mô mộc (m)

B, Các tế bào nhu mô mộc ngấm mộc tố có màu xanh Bó libe mộc dần được hình thành nằm ngay dưới vùng mô phân sinh dày cấp một

C,Vùng mô phân sinh dày cấp một tiếp tục phân chia hình thành nên bó mạch mới

gần mô phân sinh dày (mũi tên tr ắng) Bó mạch trưởng thành với libe và mộc xếp

chồng lên nhau bị đẩy dần ra xa vùng mô phân sinh dày

D, Sự hình thành bó mạch từ mô phân sinh dày cấp một với các bó mạch (gồm libe

và mộc) hướng vào trong lõi

Ảnh 3.10 Nội bì và trụ bì hình thành ở lát cắt ngang phần gốc thân cây Nghệ đen in

vitro

A, Mô phân sinh dày cấp một biệt hóa thành nội bì ngấm mộc tố (mũi tên)

B, Chi tiết vùng mô phân sinh dày cấp một đã biệt hóa thành nội bì và trụ bì nằm ngay dưới nội bì

Ảnh 3.11 Lát cắt dọc qua vùng mô phân sinh ngọn của thân cây Nghệ đen in vitro

cho thấy ở phần gốc thân (khoảng nách lá thứ bảy trở đi) vùng mô phân sinh dày

cấp một đã biệt hóa hoàn toàn (mũi tên)

500 µm

1 mm

3.1.4 Ảnh hưởng của chất điều hòa tăng trưởng thực vật lên sự gia tăng

đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro

 Ảnh hưởng của các chất điều hòa tăng trưởng thực vật (IAA, GA 3 , BA) lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro

Các chất điều hòa tăng trưởng thực vật có tác động khác nhau lên sự gia tăng

đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro

Sau 2 tuần nuôi cấy, đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại vị trí nách lá

thứ sáu ở các nghiệm thức khác nhau có sự thay đổi rõ rệt Bổ sung vào môi trường nuôi cấy IAA 2 mg/l hoặc BA 1, 3, 5 hay 7 mg/l đều làm tăng đường kính thân, trong đó bổ sung BA 1 hoặc 3 mg/l cho đường kính thân đạt giá trị cao nhất Ngược

lại, bổ sung GA3 làm giảm đường kính thân ở nồng độ 5 hay 10 mg/l (bảng 3.5, hình 3.9, ảnh 3.12)

Tương ứng với sự gia tăng đường kính, ở các lát cắt ngang thân tại vị trí nách

lá thứ sáu số hạt tinh dầu tập trung nhiều hơn khi nuôi cấy các khúc cắt thân với môi trường bổ sung IAA ở nồng độ 2 hay 5 mg/l hoặc BA 3 hay 5 mg/l Ở nghiệm thức

có BA 3 hay 5 mg/l cho giá trị cao nhất (ảnh 3.13) Trong khi đó, bổ sung GA3 1 hay

10 mg/l không làm gia tăng số hạt tinh dầu và GA3 ở nồng độ 10 mg/l cho số hạt tinh

dầu thấp hơn so với đối chứng (bảng 3.5 và hình 3.9)

Bảng 3.5 Đường kính thân và số hạt tinh dầu/lát cắt ngang của cây Nghệ đen in

vitro ở vị trí nách lá số sáu sau hai tuần nuôi cấy với môi trường có bổ sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau

Thành phần chất điều

hòa tăng trưởng thực vật

Đường kính thân (µm) Số hạt tinh dầu/lát cắt ngang

Hình 3.9 Sự thay đổi đường kính thân và số hạt tinh dầu/thị trường kính ở vị trí nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in vitro sau hai tuần nuôi cấy với môi trường

bổ sung các chất điều hòa tăng trưởng thực vật khác nhau (Các số sau kí hiệu IAA,

BA và GA3 chỉ nồng độ, mg/l)

Ảnh 3.12 Lát cắt dọc thân cây Nghệ đen in vitro sau 2 tuần nuôi cấy với môi

trường có bổ sung các chất điều hòa tăng trư ởng thực vật khác nhau cho thấy sự thay đổi đường kính vùng lõi thân

Ảnh 3.13 Sự phân bố hạt tinh dầu ở vị trí nách lá thứ sáu của thân cây Nghệ đen in

vitro sau hai tuần nuôi cấy (mũi tên: hạt tinh dầu)

A, Lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro được trồng với môi trường đối

 Ảnh hưởng của BA lên sự gia tăng đường kính thân và hoạt động tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen in vitro

Ở các nghiệm thức khác nhau, đường kính thân cây Nghệ đen in vitro gia

tăng từ vị trí nách lá đầu tiên (gần mô phân sinh) đến nách lá cuối cùng (thứ tám) (bảng 3.6 và hình 3.10)

Cùng với sự gia tăng đường kính thân, số hạt tinh dầu cũng gia tăng Tại vị trí nách lá thứ nhất đến nách lá thứ ba, không có sự xuất hiện của các hạt tinh dầu Bắt đầu từ vị trí nách lá thứ tư, hạt tinh dầu xuất hiện và tăng dần đến vị trí nách lá

thứ sáu Tại vị trí nách lá thứ bảy và tám, trong khi đường kính thân vẫn tiếp tục gia tăng và đạt giá trị cao nhất thì số hạt tinh dầu tại vị trí này lại giảm và cho kết quả thấp hơn so với vị trí nách lá thứ năm và sáu (bảng 3.7, hình 3.11 và ảnh 3.15)

Nhìn chung BA 3 hay 5 mg/l tác động làm gia tăng đường kính thân và số

hạt tinh dầu trên thân cây Nghệ đen in vitro nhưng tác động rõ rệt nhất là tại vị trí

nách lá thứ năm và sáu Tại vị trí này, bổ sung vào môi trường nuôi cấy BA 3 mg/l cho đường kính thân có giá trị sai biệt so với đối chứng cùng các nghiệm thức khác

và sự tập trung số hạt tinh dầu là cao nhất (bảng 3.6, 3.7, hình 3.10, 3.11 và ảnh 3.15)

Bên cạnh đó, BA 1, 3, 5 hay 7 mg/l còn tác động hình thành nên các chồi bên tăng trưởng Với môi trường đối chứng (MS) không có các chồi bên được hình thành Bổ sung BA với các nồng độ từ 1 đến 7 mg/l đều hình thành các chồi bên, trong đó bổ sung BA 3 hay 5 mg/l cho số chồi bên cao nhất (bảng 3.7 và ảnh 3.14)

Bảng 3.6 Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá

khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS có bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS)

Vị

trí

Đường kính thân (µm) Đối chứng BA 1mg/l BA 3mg/l BA 5mg/l BA 7mg/l

Bảng 3.7 Số chồi bên được hình thành tại vị trí nách lá thứ bảy, tám và sự thay đổi

số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá

khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS làm đối chứng và MS bổ sung

Hình 3.10 Sự thay đổi đường kính thân cây Nghệ đen in vitro tại các vị trí nách lá

khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS)

Hình 3.11 Sự thay đổi số hạt tinh dầu/lát cắt ngang qua thân cây Nghệ đen in vitro

tại các vị trí nách lá khác nhau sau hai tuần nuôi cấy với môi trường MS bổ sung

BA 1, 3, 5 và 7 mg/l (đối chứng là môi trường MS)