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

MỤC LỤC Trang CÁC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC ẢNH v MỞ 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 KẾT 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 trưởng 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, GA 3 , 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 LIỆU THAM KHẢO 69 - Thành phần môi trường MS PHỤ LỤC - Bài báo gởi đăng tạp chí Khoa học và Công nghệ, ĐHQGTPHCM v 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 vi 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 ii 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 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. 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 iii 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 GA 3 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 iv 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 i CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABA abscisic acid (acid abscisic) BA (BAP) benzyl adenine (benzyl amino purin) 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid GA 3 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 [...]... dọc qua thân cây Nghệ đen in vitro ba tháng tuổi được quan sát dưới kính hiển vi quang học hoặc sau khi nhuộm hai màu đỏ carmin và xanh iod 2.2.2 Theo dõi sự tích lũy tinh dầu ở củ Nghệ đen trong vườn Có hai phương pháp theo dõi sự tích lũy tinh dầu ở cây Nghệ đen trong vườn, bao gồm:  Củ cấp một (từ củ mẹ đầu tiên được trồng) ở giai đoạn 4, 6, 8 và 10 tháng trồng của cây Nghệ đen trong vườn được chia... 0,3 và 0,1 µl) làm tăng trọng lượng và chiều dài củ sau 60 và 120 ngày nuôi cấy (Ovono và cs, 2009) 20 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2 2.1 VẬT LIỆU 2.1.1 Vật liệu dùng để phân tích và xử lý Củ Nghệ đen cấp một từ các cây được trồng trong vườn, ở huyện Vĩnh Cửu, - tỉnh Đồng Nai, ở giai đoạn cây 4, 6, 8 và 10 tháng trồng Củ cấp một, hai và ba của cây Nghệ đen trong vườn ở giai đoạn cây 10 tháng - trồng Cây Nghệ. .. Thạch, 2003) 1.3.2 Cơ quan tích lũy Trong thực vật, tinh dầu được tạo ra và tích l y trong các mô Hình d ạng của ũ các mô này thay đổi tùy theo vị trí của chúng trong cây Những mô này có thể hiện diện ở mọi nơi trong cây như rễ, thân, lá, hoa và trái,… - Tế bào tiết: tế bào tiết ra tinh dầu rồi giữ luôn trong lòng tế bào (mô tiết), ví dụ như trong cánh hoa hồng, củ gừng, củ nghệ, hạt tiêu,… - Lông tiết:... hại các cơ quan của cây, tinh dầu từ các mô thoát ra bảo vệ vết thương không cho cây bị nhiễm trùng thứ cấp (Lê Ngọc Thạch, 2003) 1.3.5 Sự dùng tinh dầu trong nông nghiệp và y dược - Kháng khuẩn: hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu trong điều kiện phòng thí nghiệm được hiểu như là khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong điều kiện in vitro Cách tác dụng lên vi khuẩn của các tinh dầu thường giống... điều hòa tăng trưởng thực vật đến sự tăng trưởng củ và tích lũy hợp chất thứ cấp Ở thực vật, chất điều hoà tăng trưởng đóng vai trò quan tr ọng trong các quá trình hình thành các cơ quan (thân, rễ, củ, chồi,…) cũng như sự chuyển đổi từ giai đoạn tăng trưởng sang giai đoạn phát triển hay tích lũy các chất dinh dưỡng Chính vì thế, sự cân bằng hormone trong tế bào thực vật có ý ngh quy ết định Sự cân ĩa... tạo củ trong Nghệ vàng (Anisuzzaman, 2008) Cytokinin kích thích sự phân chia tế bào với điều kiện có auxin Cytokinin tác động trên cả hai bước của sự phân chia tế bào: phân nhân và phân bào Cytokinin còn giúp sự gia tăng kích thước tế bào Trong thân và rễ, cytokinin cản sự kéo dài, nhưng kích thích sự tăng rộng tế bào (sự tăng trưởng củ) (Bùi Trang Việt, 2000) 19 1.4.5 Acid jasmonic Trong sự hình... rễ phụ Trong thân rễ thường có nhiều chất dự trữ như tinh bột Ở mặt trên của thân rễ thường có những thẹo, đó là vị trí của những thân khí sinh kế tiếp Thân rễ thường được cấu tạo bởi một trục duy nhất và mỗi năm từ thân rễ mọc lên một hoặc đôi khi nhiều cành khí sinh,… Nhiều thân rễ được dùng làm thuốc như riềng, gừng, nghệ, … Rễ củ là rễ có thể trở thành những bộ phận tích trữ dưỡng liệu như tinh bột... được tìm hiểu trong tế bào Nghệ đen (Curcuma zedoaria Rosc) nuôi cấy trong hệ lên men 10 lít Sự tích l y sesquiterpen và ũ polysaccharide trong tế bào Nghệ đen từ 2 đến 18 ngày nuôi cấy được phân tích đều đặn bằng phương pháp HPLC và phenol – sulfuric acid Kết quả cho thấy lượng polysaccharide tổng số gia tăng sau 2 – 10 ngày nuôi cấy và đạt giá trị cao nhất là 6,55% Phân tích HPCL đ phát hi ện ra vài... lá của thân cây Nghệ đen in vitro, một lát cắt ngang được thực hiện Đếm số hạt tinh dầu có trong lát cắt ngang ở vị trí các nách lá khác nhau Lặp lại 15 lần trên 15 cây khác nhau 2.2.9 Xử lý chất điều hòa tăng trưởng thực vật trên cây Nghệ đen trong vườn Xử lý dung dịch BA 3 mg/l (đối chứng là nước cất) bằng cách phun ướt đều trên tất cả các lá của cây Nghệ đen trong vườn ở giai đoạn 9 tháng trồng trong. .. kháng khuẩn của tinh dầu được tách chiết từ chúng có khả năng ức chế mạnh sinh trưởng của ba chủng vi khuẩn là Bacillus cereus ATCC 11778, Staphylococcus aureus ATCC 6538 và Escherichia coli ATCC 25922 (Nguyễn Thị Phúc Lộc và cs, 2010) Sesquiterpenoid từ thân rễ Nghệ đen Curcuma zedoaria của Việt Nam cũng được tìm hiểu từ rất sớm (Phan Minh Giang và cs, 1998) Sự tích ũy các l sesquiterpen và polysaccharide . 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. 27 3 KẾT 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. 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