Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi, nhân nhanh và ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe).

PHẠM THỊ THỦY Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT KÍCH THÍCH SINH TRƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI, NHÂN NHANH VÀ RA RỄ CỦA CÂY GỪNG NÚI ĐÁ Zingiber purpureum Rosc

PHẠM THỊ THỦY

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT KÍCH THÍCH

SINH TRƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI,

NHÂN NHANH VÀ RA RỄ CỦA CÂY GỪNG NÚI ĐÁ

(Zingiber purpureum Roscoe)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Khoa: CNSH-CNTP

Khóa học: 2010-2014

Thái Nguyên, 2014

PHẠM THỊ THỦY

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT KÍCH THÍCH

SINH TRƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI,

NHÂN NHANH VÀ RA RỄ CỦA CÂY GỪNG NÚI ĐÁ

(Zingiber purpureum Roscoe)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo: Chính quy

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học

Khoa: CNSH-CNTP

Khóa học: 2010-2014

Giảng viên hướng dẫn: 1 PGS.TS Ngô Xuân Bình

Khoa CNSH-CNTP - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

2 CN Vi Đại Lâm Khoa CNSH-CNTP - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014

nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm, trong thời gian thực tập em đã tiến hành thực

hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi, nhân nhanh và ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)”

Kết thúc thời gian thực tập tại Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh Công nghệ Thực phẩm, đến nay em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm cùng các thầy cô giáo trong Khoa đã tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian thực tập

học-Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Ngô Xuân Bình và cô giáo Nguyễn Thị Tình đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đề tài

Em xin cảm ơn thầy giáo Vi Đại Lâm và kĩ sư Nguyễn Văn Hiền đã tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình tiến hành và hoàn thành khóa luận

Cuối cùng, em xin cám ơn gia đình đã tạo điều kiện vật chất tốt nhất có thể và luôn là chỗ dựa tinh thần cho em trong quá trình thực tập; cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ

em trong thời gian vừa qua

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên không thể tránh được còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành từ các thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 5 năm 2014

Sinh viên

Phạm Thị Thủy

số năm (2006-2012) 8 Bảng 2.3 Diện tích và sản lượng trồng gừng của một số quốc gia giai đoạn 2010-2012 9 Bảng 2.4 Tổng giá trị xuất khẩu gừng của một số quốc gia giai đoạn 2008-2011 9 Bảng 2.5 Khối lượng và giá trị nhập khẩu gừng của một số quốc gia qua các năm (2004-2011) 10 Bảng 2.6 Tổng khối lượng và giá trị xuất khẩu gừng của Việt Nam qua các năm (2000-2011) 11 Bảng 2.7 Các nguyên tố đa lượng và dạng sử dụng chính 14 Bảng 4.1 Kết quả ảnh hưởng của GA3 đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 20 ngày) 28 Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của GA3 kết hợp với BA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 20 ngày) 31 Bảng 4.3 Kết quả ảnh hưởng của GA3 kết hợp với NAA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 20 ngày) 34 Bảng 4.4 Kết quả ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (sau 40 ngày) 36 Bảng 4.5 Kết quả ảnh hưởng của Kinetin đến khả năng nhân nhanh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 40 ngày) 39 Bảng 4.6 Kết quả ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (sau 30 ngày) 41 Bảng 4.7 Kết quả ảnh hưởng của NAA kết hợp với BA đến khả năng ra

rễ của cây Gừng Núi Đá (sau 30 ngày) 44

Núi Đá (sau 20 ngày) 29 Hình 4.2 Ảnh hưởng của GA3 kết hợp với BA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 20 ngày) 33 Hình 4.3 Ảnh hưởng của GA3 kết hợp với NAA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (sau 20 ngày) 35 Hình 4.4 Ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (sau 40 ngày) 37 Hình 4.5 Ảnh hưởng của Kinetin đến khả năng nhân nhanh cây Gừng Núi Đá (sau 40 ngày) 40 Hình 4.6 Ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (sau 30 ngày) 43 Hình 4.7 Ảnh hưởng của NAA kết hợp với BA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (sau 30 ngày) 46

MS : Murashige & Skoog (1962)

NAA : α-naphthalene acetic acid TDZ : Thidiazuron

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về chi Gừng (Zingiber) 3

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại 3

2.1.1.1 Nguồn gốc 3

2.1.2 Đặc điểm thực vật học 3

2.1.3 Giới thiệu về cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 4

2.1.4 Giá trị của một số loài cây thuộc chi Gừng (Zingiber) 5

2.1.4.1 Giá trị dinh dưỡng 5

2.1.4.2 Giá trị kinh tế 6

2.1.4.3 Giá trị y học 6

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Gừng trên thế giới và Việt Nam 7

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ gừng trên thế giới 7

2.2.1.1 Tình hình sản xuất gừng trên thế giới 7

2.2.2.2 Tình hình tiêu thụ gừng trên thế giới 9

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ gừng ở Việt Nam 10

2.2 Khái niệm và cơ sở khoa học của nuôi cấy mô-tế bào thực vật 11

2.2.1 Khái niệm 11

2.2.2.3 Sự phản phân hóa tế bào 12

2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy mô tế bào thực vật 13

2.3.1 Vật liệu nuôi cấy 13

2.3.2 Điều kiện nuôi cấy 13

2.3.3 Môi trường dinh dưỡng 13

2.3.3.1 Nguồn Cacbon 14

2.3.3.2 Các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng 14

2.3.3.3 Vitamin 15

2.3.3.4 Các chất hữu cơ tự nhiên 15

2.3.3.5 Các thành phần khác 15

2.3.3.6 pH của môi trường 15

2.3.3.7 Các chất điều hòa sinh trưởng 16

2.4 Tình hình nghiên cứu một số cây thuộc chi Gừng (Zingiber) trên thế giới và ở Việt Nam 17

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 19

Phần 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 21

3.1.1 Vật liệu 21

3.1.2 Hóa chất sử dụng 21

3.1.3 Thiết bị nghiên cứu 21

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 21

3.3.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (GA3, BA, NAA) đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 22 3.3.2 Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (BA, Kinetin) đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 22 3.3.3 Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (NAA, BA) đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 22

3.4 Phương pháp nghiên cứu 22

3.4.1 Phương pháp tạo vật liệu vô trùng 22 3.4.2 Phương pháp nghiên cứu nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (GA3, BA, NAA) đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 23 3.4.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của GA3 đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá 23 3.4.2.1 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của GA3 kết hợp với BA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá 24 3.4.2.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của GA3 kết hợp với NAA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá 24 3.4.3 Phương pháp nghiên cứu nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (BA, Kinetin) đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 24 3.4.3.1 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi của cây Gừng Núi Đá 25

một số chất kích thích sinh trưởng (NAA, BA) đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 26 3.4.4.1 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá 26 3.4.4.2 Thí nghiệm 7: Nghiên cứu ảnh hưởng của NAA kết hợp với BA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá 26

3.5 Phương pháp đánh giá và xử lý số liệu 27 Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá 28

4.1.1 Kết quả ảnh hưởng của GA3 đến khả năng tái sinh chồi của cây

Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 28 4.1.2 Kết quả ảnh hưởng của GA3 kết hợp với BA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 31 4.1.3 Kết quả ảnh hưởng của GA3 kết hợp với NAA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 33 4.1.4 Kết quả ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 36 4.1.5 Kết quả ảnh hưởng của Kinetin đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 38 4.1.6 Kết quả ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi

Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 41 4.1.7 Kết quả ảnh hưởng của NAA kết hợp với BA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) 44

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47

Tài liệu Tiếng Việt 48 Tài liệu Tiếng Anh 49

thiết Việc áp dụng các kỹ thuật Công nghệ sinh học, đặc biệt là nhân giống in vitro

các cây dược liệu là một trong những biện pháp đem lại hiệu quả và bước đầu đã có những kết quả khả quan, áp dụng vào thực tiễn đời sống Cây thuộc họ Gừng

(Zingiberaceae family) là một trong số những cây dược liệu được nghiên cứu Cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) là một loài cây mới có giá trị về kinh tế

và y dược, tuy nhiên số lượng cây trong tự nhiên đang bị suy giảm nhanh chóng do

sự khai thác bừa bãi [10]

Những cây sinh sản bằng thân rễ nằm dưới đất như gừng thì việc nhân giống theo phương pháp truyền thống bằng hạt, củ… là phương pháp thông thường tuy nhiên có nhiều hạn chế: Hệ số nhân thấp, thân rễ dễ bị biến đổi và chết trong quá trình sinh trưởng kéo dài, việc nhân giống gặp khó khăn do số lượng hoa và hạt ít, hiệu quả nhân của các thế hệ sau bị giảm sút; mặt khác, cây dễ bị tấn công bởi

những tác nhân gây bệnh như Pythium spp gây bệnh thối củ gừng, vi khuẩn gây héo Ralstonia solanacearum…Sử dụng kĩ thuật nhân giống in vitro có ưu điểm là sẽ

tạo ra nguồn vật liệu sạch bệnh, cung cấp nguồn giống chất lượng tốt, đồng thời góp phần bảo tồn nguồn gen cây dược liệu nói chung…[39] Đã có một số nghiên cứu

về quy trình nhân giống in vitro Gừng cũng như những cây thuộc chi Zingiber [21], [25], [35], [40], [43] Trong quá trình nhân giống in vitro, thành phần môi trường và

điều kiện ngoại cảnh có thể được điều chỉnh để đạt được mục đích nuôi cấy Trong

đó, thành phần và hàm lượng chất điều hòa sinh trưởng là một trong những yếu tố được quan tâm nhất

Xuất phát từ tình hình thực tiễn, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu

ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi,

nhân nhanh và ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)”

1.2 Mục đích của đề tài

Bước đầu xác định được ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi, nhân nhanh và ra rễ của cây Gừng Núi Đá bằng phương

pháp in vitro

1.3 Yêu cầu của đề tài

- Xác định được ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (GA3, BA,

NAA) đến quá trình tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber

purpureum Roscoe)

- Xác định được ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (BA,

Kinetin) đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng Núi Đá (Zingiber

purpureum Roscoe)

- Xác định được ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (NAA, BA)

đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

-Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Quá trình nghiên cứu sẽ đánh giá được ảnh hưởng của một số chất kích thích

sinh trưởng đến khả năng tái sinh chồi, nhân nhanh và ra rễ của cây Gừng Núi Đá Nghiên cứu góp phần xây dựng và hoàn thiện kỹ thuật nhân giống cây Gừng

Núi Đá bằng phương pháp in vitro

Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển việc nghiên cứu kỹ thuật nhân giống in

vitro cây dược liệu nói chung

-Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu sẽ giúp xác định ảnh hưởng của một số yếu tố đến quy

trình nhân giống cây Gừng Núi Đá bằng phương pháp in vitro, là cơ sở cho những

nghiên cứu về sau

Góp phần bảo tồn và nhân giống cây Gừng Núi Đá-một trong những loại cây dược liệu địa phương có giá trị, tạo ra nguồn cây giống đồng đều với số lượng lớn, đảm bảo chất lượng cung cấp cho sản xuất và thị trường tiêu thụ

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về chi Gừng (Zingiber)

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại

2.1.1.1 Nguồn gốc

Các cây thuộc chi Gừng (Zingiber) là một trong số những loại gia vị quan

trọng và được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới Hiện nay vẫn chưa xác định được

cụ thể trung tâm phát sinh của gừng Tuy nhiên, có giả thuyết cho rằng gừng bắt

nguồn từ khu vực Đông Nam Á Hiện nay, các cây thuộc chi Zingiber chủ yếu phân

bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt của cả 2 bán cầu [39]

2.1.1.2 Phân loại

Theo Hoàng Thị Sản (2006) [13], chi Gừng được phân loại:

Giới (Kingdom): Thực vật (Plantae)

Ngành (Phylum): Thực vật Hạt kín (Angiospermatophyta) hay Ngọc lan (Magnoliophyta)

Lớp (Class): Một Lá mầm (Monocotyledonae) hay lớp Hành (Liliopsida)

Bộ (Order): Gừng (Zingiberales)

Họ (Family): Gừng (Zingiberaceae)

Chi (Genus): Zingiber

2.1.2 Đặc điểm thực vật học

Các cây thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) thường có thân rễ lớn, phân nhánh,

chứa nhiều chất dự trữ Lá gồm bẹ dài ôm lấy nhau tạo thành thân giả, cuống ngắn, phiến lớn, giữa cuống và bẹ lá có phần phụ gọi là lưỡi nhỏ Thân lá thường có mùi thơm Hoa không đều, đài tràng hình ống, tràng chia làm 3 thùy, thùy giữa lớn hơn

2 thùy bên Có một nhị sinh sản (ở vòng trong) với 2 bao phấn lớn; một cánh môi hình bản lớn, màu sắc sặc sỡ, do 3 nhị ghép lại và biến đổi tạo thành, nằm đối diện với nhị sinh sản Hoa bầu dưới gồm 3 ô, mỗi ô chứa nhiều noãn Vòi nhụy chui qua khe hở giữa 2 bao phấn và lộ ra ngoài Quả dạng nang, đôi khi là quả mọng Hạt có

nội nhũ và ngoại nhũ Họ Gừng (Zingiberaceae) có khoảng 45 chi với hơn 1300

loài [13]

Theo các nghiên cứu gần đây thì họ Gừng ở Việt Nam có 19 chi với khoảng

136-145 loài Trong đó các cây thuộc chi Zingiber Boehm có các đặc điểm chung

sau: Là cây thân thảo cao từ 2-3m Cụm hoa hình nón hẹp, mọc từ thân rễ sát mặt đất hay trên ngọn thân có lá Đặc điểm dễ nhận biết nhất là 2 mép phần tiếp nối giữa cuống lá và bẹ lá giống như khuỷu (đầu gối), toàn cây thường có mùi hắc Trong tự nhiên cây thường mọc ở ven suối, dưới tán rừng, ven đồi, nhiều loài được trồng Trên thế giới có khoảng 150 loài, chủ yếu phân bố ở vùng Châu Á nóng ẩm Ở Việt Nam có 14-17 loài [1], [2]

2.1.3 Giới thiệu về cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)

Loài Gừng Núi Đá hay còn gọi là Gừng Tía, Gừng Dại (Zingiber purpureum

Roscoe) là loài thân thảo, cao khoảng 2m, thân rễ lớn, mùi nồng; lá không cuống, hình thuôn gốc tròn, đầu thót nhọn, mặt trên nhẵn, mặt dưới hơi có lông; lưỡi bẹ có dạng vảy mỏng, bẹ lá có khía và lông; cán hoa có lông, hình ngọn giáo; cụm hoa hình thoi, cánh môi hình tròn, chẻ sâu, màu vàng nhạt, có thùy do bên nhị lép tạo thành; bầu có lông, quả dạng nang tròn Cây mọc ở ven đường, thung lũng nơi ẩm, trên núi đá, dưới tán rừng thưa Phân bố chủ yếu ở Ấn Độ, Việt Nam, Thái Lan, Malaysia, Indonesia Ở nước ta cây xuất hiện ở một số tỉnh như Lạng Sơn, Bắc Kạn,

Hà Tây, Ninh Bình và một số tỉnh phía nam [3]

Cây Gừng Núi Đá ở Lạng Sơn có cây cao khoảng trên 1m, củ nhỏ bằng đốt ngón tay, có mùi thơm rất đặc trưng, lá có mùi hắc như mùi bọ xít

Hình 2.1 Một số hình ảnh của cây Gừng Núi Đá

a- Hình thái cây; b- Hoa; c- Lá; d- Thân rễ (củ)

2.1.4 Giá trị của một số loài cây thuộc chi Gừng (Zingiber)

2.1.4.1 Giá trị dinh dưỡng

Theo số liệu nghiên cứu của USDA (United States Department of Agriculture), trong củ gừng tươi có chứa khá nhiều chất dinh dưỡng khác nhau Phân tích thành phần trong 100g phần củ ăn được có một số chất chính sau:

Bảng 2.1 Thành phần trong 100 g phần củ ăn được của gừng

Năng lượng 335 kcal

Các chất dinh dưỡng Carbohydrate 71,62g; nước 9,94g; protein 8,98g; lipit 4,24g;

Nguồn: USDA, 2014 [45] 2.1.4.2 Giá trị kinh tế

Trước đây, gừng chủ yếu được trồng ở hộ gia đình để sử dụng tại chỗ hoặc trồng ở quy mô nhỏ để tiêu thụ trong nước Những năm gần đây, gừng đã trở thành cây có giá trị kinh tế khá cao Nhiều khi giá gừng thương phẩm đạt từ 15 000-20

000 đ/kg, đem lại thu nhập đáng kể cho nông dân [10]

Cây Gừng Núi Đá ở Lạng Sơn là một loại cây gia vị rất đặc sắc Cây thường mọc ở những dãy núi đá thuộc một số huyện của tỉnh như: Bắc Sơn, Bình Gia… Củ gừng từ lâu đã được người dân Lạng Sơn sử dụng để làm gia vị chế biến và bảo quản các món ăn đặc sản như lạp sườn, thịt xông khói, thịt ướp muối…Hiện nay Gừng Núi Đá trong tự nhiên đang bị khai thác nhiều và ngày càng khan hiếm do có giá trị cao, 1 kg có giá khoảng 1 triệu đồng [10]

2.1.4.3 Giá trị y học

Các cây thuộc chi Zingiber nói chung và các loại gừng nói riêng hầu hết đều

có hoạt tính dược học Từ lâu nhân dân ta đã sử dụng Gừng vừa như 1 loại gia vị

đồng thời là thảo dược Các bộ phận trên cây Gừng hầu như đều sử dụng được tuy nhiên phổ biến nhất là thân rễ (thường gọi là củ) ở cả dạng tươi và khô

Theo nghiên cứu gần đây, trong thân rễ (thường gọi là củ) gừng có chứa một

số thành phần chính như zingiberene, cineol, gingerol, shogaol…có hoạt tính dược học, zingiberene giúp hỗ trợ tiêu hóa; gingerol và shogaol có tác dụng hạ nhiệt, chống co thắt dạ dày; cineol có tác dụng diệt nhiều loại vi khuẩn Ngoài ra, tinh dầu của củ gừng còn có hoạt tính kháng một số loại vi sinh vật [8]

Gừng Tía (Zingiber purpureum Roscoe) được dùng làm thuốc trị lỵ mạn tính,

trị giun cho trẻ em, dùng cho phụ nữ sau khi sinh, chữa thấp khớp, tiêu viêm, chữa bong gân, đau cơ, cầm máu cho vết thương [3]

Gừng ta (Zingiber officinale Roscoe) có tác dụng tiêu đờm, giải độc, chữa cảm

mạo, chữa ho, chống nôn, là vị thuốc giúp hỗ trợ tiêu hóa, dùng trong trường hợp kém ăn, rối loạn tiêu hóa,…Gừng khô sắc uống trị đau bụng, tiêu chảy, nôn mửa; gừng sao vàng chữa tê thấp, băng huyết; vỏ gừng còn dùng làm thuốc làm tiêu phù thũng [3]

Gừng Gió còn gọi là Riềng Gió, Riềng Dại (Zingiber zerumbet Smith) được sử

dụng như một vị thuốc giúp kích thích tiêu hóa, tẩy độc, bồi dưỡng, người hay bị hoa mắt, chóng mặt, phụ nữ sau khi sinh [3]

Cây Gừng Đá đã được xếp vào nhóm giống cây thực phẩm quý hiếm cần được bảo tồn theo Quyết định 80/2005/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn [18]

Theo Quyết định số 56/2007/QĐ-BNN năm 2007 “Về việc bổ sung 12 loài cây trồng vào danh mục loài cây trồng được bảo hộ và phân công đơn vị thực hiện khảo

nghiệm DUS” thì Gừng (Zingiber officinale Roscoe) nằm trong Danh mục những

loài cây trồng được bảo hộ [19]

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ Gừng trên thế giới và Việt Nam

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ gừng trên thế giới

2.2.1.1 Tình hình sản xuất gừng trên thế giới

Gừng là một trong những loại gia vị quan trọng và được sử dụng nhiều nhất trên thế giới Gừng phổ biến và được trồng nhiều ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt Những nước trồng gừng chủ yếu là: Ấn Độ, Nigeria, Trung Quốc, Indonesia, Philippin, Malaysia, Thái Lan, Brazil…[39].

Tình hình sản xuất gừng trên thế giới được thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Diện tích, năng suất, sản lượng của Gừng trên thế giới qua một số

năm (2006-2012)

Chỉ tiêu

Năm

2006 2008 2010 2011 2012 Diện tích

Gừng được trồng nhiều ở các nước thuộc khu vực Châu Á, đây cũng là khu vực có diện tích trồng gừng lớn nhất thế giới, năm 2008 tổng diện tích trồng gừng là

213 977 ha, chiếm 77,59% tổng diện tích trồng gừng của cả thế giới, đến năm 2012 diện tích tiếp tục tăng lên 265 649 ha (chiếm 82,46%) Sản lượng gừng thu hoạch của khu vực này cũng cao nhất thế giới, năm 2008 đạt 1 382 762 tấn trong khi tổng sản lượng của thế giới là 1 596 625 tấn [27]

Bảng 2.3 Diện tích và sản lượng trồng gừng của một số quốc gia giai đoạn

2010-2012

Quốc gia

Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012

Diện tích (ha)

Sản lượng (tạ/ha)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tạ/ha)

Diện tích (ha)

Sản lượng (tạ/ha)

Bảng 2.4 Tổng giá trị xuất khẩu gừng của một số quốc gia giai đoạn 2008-2011

Gừng là một trong số những loại gia vị được sử dụng phổ biến và nhiều nhất trên thế giới Gừng được dùng như một thứ gia vị trong tẩm ướp đồ ăn, đồng thời cũng là một loại thảo dược

Gừng được sử dụng nhiều ở các nước thuộc khu vực Châu Á Nhật Bản là thị trường lớn nhất tiêu thụ gừng, với tổng khối lượng đạt 104 379 tấn (năm 2000), 101

208 tấn (năm 2004), 65 459 tấn (2011); những năm gần đây tuy khối lượng nhập khẩu có xu hướng giảm nhưng vẫn là quốc gia dẫn đầu thế giới về nhập khẩu và tiêu thụ gừng; tiếp đó là các nước như Hoa Kỳ, Anh, Hà Lan, Pakistan, Ả Rập…[27]

Bảng 2.5 Khối lượng và giá trị nhập khẩu gừng của một số quốc gia qua các

năm (2004-2011)

Quốc gia

Năm 2004 Năm 2010 Năm 2011

Khối lượng (tấn)

Giá trị (1000USD)

Khối lượng (tấn)

Giá trị (1000USD)

Khối lượng (tấn)

Giá trị (1000USD)

Việt Nam nằm trong số các nước sản xuất và xuất khẩu gia vị truyền thống của thế giới Việt Nam là một trong số những nước cung cấp các mặt hàng gia vị chính cho thị trường thế giới, trong đó có gừng

Bảng 2.6 Tổng khối lượng và giá trị xuất khẩu gừng của Việt Nam qua các

năm (2000-2011)

Chỉ tiêu

Năm

2000 2004 2008 2010 2011 Tổng khối lượng

(tấn) 631 1 498 1 418 985 1 526 Tổng giá trị

(1000 USD) 250 745 2 151 2 129 4 108

Nguồn: FAOSTAT, 2014 [27]

Từ lâu, gừng đã được nhân dân ta sử dụng rộng rãi, làm gia vị không thể thiếu trong nhiều món ăn, làm mứt kẹo, thức uống ngon và bổ dưỡng (trà gừng, nước hoa quả) Trước đây, gừng trồng chủ yếu ở quy mô nhỏ, chủ yếu để tiêu thụ ở thị trường nội địa Những năm trở lại đây, đã có một số đề tài nghiên cứu, dự án khảo nghiệm trồng gừng có chất lượng tốt được đưa vào thực tiễn sản xuất nhằm khai thác nguồn lợi kinh tế từ loại cây này như: Khảo nghiệm giống cây trồng vật nuôi và thủy sản

do Trung tâm Ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ thực hiện tại tỉnh An Giang năm 2005 về giống Gừng Nồi được trồng nhiều ở Long An, Ứng dụng mô hình trồng gừng mới cho hiệu quả kinh tế cao ở Vĩnh Phúc, Dự án 3PAD của Bắc Kạn đưa cây gừng vào trồng cho đồng bào Dao ở thôn Phiêng Tạc, xã Nhạn Môn, huyện Pác Nặm

2.2 Khái niệm và cơ sở khoa học của nuôi cấy mô-tế bào thực vật

2.2.1 Khái niệm

Nuôi cấy mô tế bào thực vật là khái niệm chung cho tất cả các quá trình nuôi cấy từ nguyên liệu thực vật trên môi trường nhân tạo trong điều kiện vô trùng [11]

Nhân giống in vitro hay còn gọi là vi nhân giống thường sử dụng cho việc ứng

dụng các kỹ thuật nuôi cấy mô để nhân giống thực vật, sử dụng các bộ phận khác nhau của thực vật với kích thước nhỏ [11]

Trong thực tế, các nhà vi nhân giống thường dùng thuật ngữ nuôi cấy mô và

nhân giống in vitro hay nuôi cấy in vitro thay thế cho nhau để chỉ các phương thức

nhân giống thực vật trong điều kiện vô trùng với các mục đích khác nhau [11]

2.2.2 Cơ sở khoa học của nuôi cấy mô-tế bào thực vật

2.2.2.1 Tính toàn năng của tế bào

Gottlieb Haberlandt (1902) nhà thực vật học người Đức đã đặt nền móng đầu tiên cho nuôi cấy mô-tế bào thực vật Ông đưa ra giả thuyết về tính toàn năng của tế bào trong cuốn sách “Thực nghiệm về nuôi cấy tế bào tách rời” Theo ông, mỗi tế bào bất kỳ của cơ thể sinh vật nào đều mang toàn bộ lượng thông tin di truyền của

cơ thể đó và có khả năng phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh khi gặp điều kiện thuận lợi [17]

2.2.2.2 Sự phân hóa tế bào

Sự sinh trưởng của tế bào gồm hai giai đoạn: Giai đoạn phân chia tế bào và giai đoạn dãn của tế bào Trong hai giai đoạn này tế bào chưa có những đặc trưng riêng về cấu trúc và chức năng [14]

Sau đó, các tế bào bắt đầu phân hóa thành các mô chuyên hóa để đảm nhận các chức năng khác nhau; các tế bào trong giai đoạn này có các đặc trưng riêng về cấu trúc và chức năng [14]

Có thể nói rằng sự phân hóa tế bào là sự chuyển tế bào phôi sinh thành các tế bào mô chuyên hóa [14]

2.2.2.3 Sự phản phân hóa tế bào

Sự phản phân hóa tế bào là quá trình ngược lại với sự phân hóa tế bào Các tế bào đã phân hóa trong các mô chức năng không mất đi khả năng phân chia của mình, trong những điều kiện thích hợp, chúng có thể quay lại đóng vai trò như các

mô phân sinh và có khả năng phân chia để tạo ra các tế bào mới [14]

2.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy mô tế bào thực vật

2.3.1 Vật liệu nuôi cấy

Vật liệu nuôi cấy là nguồn nguyên liệu khởi đầu cho nuôi cấy mô tế bào thực vật Vật liệu dùng cho nuôi cấy mô-tế bào thực vật có thể là hầu hết các cơ quan hay

bộ phận của cây (chồi ngọn, chồi bên, phiến lá,…), các cấu trúc của phôi (lá mầm, trụ lá mầm…), các cơ quan dự trữ (củ, thân rễ…) [17]

Tuy mang cùng lượng thông tin di truyền nhưng các cấu trúc mô khác nhau trên cùng cây có thể phát sinh các hình thái khác nhau trong quá trình nuôi cấy, vì vậy việc lựa chọn vật liệu nuôi cấy phải căn cứ vào trạng thái sinh lý và tuổi của mẫu, chất lượng cây lấy mẫu, kích thước và vị trí lấy mẫu, mục đích và khả năng nuôi cấy [17]

Mẫu nuôi cấy trước khi đưa vào nuôi cấy phải được vô trùng Phương pháp phổ biến nhất trong vô trùng mẫu cấy hiện nay là sử dụng hóa chất có khả năng tiêu diệt vi sinh vật Hóa chất được lựa chọn để vô trùng mẫu phải đảm bảo 2 điều kiện:

Có khả năng tiêu diệt vi sinh vật tốt và không hoặc ít độc đối với mẫu Hiệu quả vô trùng tùy thuộc vào thời gian, nồng độ và khả năng xâm nhập để tiêu diệt vi sinh vật của hóa chất Một số hóa chất thường được sử dụng hiện nay để vô trùng mẫu là: Ca(OCl)2-hypoclorit canxi, NaOCl-hypoclorit natri, oxy già, HgCl2-thủy ngân clorua, chất kháng sinh (gentamicin, ampixilin…) [17]

2.3.2 Điều kiện nuôi cấy

- Điều kiện vô trùng: Trong nuôi cấy mô-tế bào thực vật, các thao tác với mẫu cấy được tiến hành trong buồng cấy vô trùng Buồng cấy có hệ thống màng lọc giúp lọc vi sinh vật đồng thời có hệ thống đèn tử ngoại giúp tiêu diệt vi sinh vật trong không khí và trên bề mặt các dụng cụ thiết bị nuôi cấy Để khử trùng dụng cụ và môi trường nuôi cấy có thể sử dụng các phương pháp: Khử trùng khô (bằng nhiệt), khử trùng ướt (hấp vô trùng), màng lọc [17]

- Ánh sáng và nhiệt độ: Mẫu nuôi cấy thường được đặt trong phòng ổn định về ánh sáng và nhiệt độ [17]

2.3.3 Môi trường dinh dưỡng

Môi trường dinh dưỡng là điều kiện cần thiết cho mẫu nuôi cấy sinh trưởng và phát sinh hình thái, quyết định đến thành công của quá trình nuôi cấy Thành phần

và nồng độ các chất trong môi trường dinh dưỡng đa dạng tùy thuộc loại mẫu và mục đích nuôi cấy nhưng đều gồm các thành phần chính sau:

2.3.3.1 Nguồn Cacbon

Mô và tế bào thực vật trong nuôi cấy in vitro sống chủ yếu theo phương thức

dị dưỡng mặc dù chúng có thể sống bán dị dưỡng trong điều kiện ánh sánh nhân tạo

và lục lạp vẫn có khả năng quang hợp Vì vậy, việc bổ sung vào môi trường nuôi cấy nguồn cacbon hữu cơ là điều kiện bắt buộc Nguồn cacbon thông dụng nhất hiện nay là saccharose, ngoài ra có thể sử dụng glucose, maltose [11]

2.3.3.2 Các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng

- Nguyên tố đa lượng: Quan trọng nhất là các nguyên tố N, P, K, Mg, Ca, Na,

Phospho Nhu cầu phospho của mô và tế bào nuôi cấy là rất cao, P có tác dụng

như hệ thống đệm giúp ổn định pH môi trường Kali Thường dùng ở dạng KNO3, KH2PO4, KCl.6H2O

Canxi Sử dụng chủ yếu là CaNO3.4H2O, CaCl2.6H2O, CaCl2.2H2O

Magie Sử dụng chủ yếu là MgSO4

Lưu huỳnh Chủ yếu là SO4

- Nguyên tố vi lượng: Chủ yếu là Fe, B, Mn, Cu, Zn, I, Ni… các nguyên tố vi lượng tuy bổ sung với lượng nhỏ vào môi trường nhưng có vai trò quan trọng đối với quá trình trao đổi chất, tổng hợp protein, hoạt động phân bào của mô, tế bào nuôi cấy

- Vitamin B3 (Nicotinic acid): Tham gia tạo coenzyme của chuỗi hô hấp [17]

- Myo-inositol: Có vai trò trong sinh tổng hợp thành tế bào, màng tế bào, tham gia vận chuyển đường, các nguyên tố khoáng, trao đổi hydratcacbon [17]

2.3.3.4 Các chất hữu cơ tự nhiên

- Nước dừa: Chứa nhiều chất dinh dưỡng như inositol, các amino acid, đường, các chất thuộc nhóm cytokinin, các chất có hoạt tính auxin…[17]

- Dịch thủy phân casein: Chứa nhiều amino acid [17]

- Dịch chiết nấm men: Có hàm lượng khá cao các vitamin nhóm B [17]

- Nước ép các loại củ quả: Nước ép cà chua, cà rốt, nước ép chuối xanh…[17]

2.3.3.5 Các thành phần khác

- Agar: Chiết xuất từ rong biển, thành phần của agar gồm có một số chất hữu

cơ như acid hữu cơ, acid béo; cùng 1 số nguyên tố vô cơ như Cu, Fe, Zn… Ngoài tác dụng tạo gel cho môi trường agar cũng cung cấp 1 số chất dinh dưỡng cho tế bào, mô nuôi cấy [17]

- Than hoạt tính: Dùng để hấp thụ chất màu, các hợp chất thứ cấp gây ức chế

sự sinh trưởng của mẫu nuôi cấy Ngoài ra, có thể sử dụng 1 số chất chống oxy hóa khác như polyvinyl pyrolodon (PVP), acid ascobic [17]

2.3.3.6 pH của môi trường

Độ pH của môi trường ảnh hưởng đến khả năng tiếp nhận chất dinh dưỡng của mẫu từ môi trường nuôi cấy Đa số pH của môi trường được điều chỉnh trong

khoảng từ 5,5-6,0 Trong quá trình nuôi cấy, pH của môi trường có thể giảm do mẫu nuôi cấy sản sinh ra các acid hữu cơ

2.3.3.7 Các chất điều hòa sinh trưởng

Các chất điều hòa sinh trưởng là thành phần không thể thiếu trong môi trường nuôi cấy, có vai trò quan trọng trong quá trình phát sinh hình thái thực vật Hiệu quả của chất điều hòa sinh trưởng phụ thuộc vào: Nồng độ, hoạt tính của chất điều hòa sinh trưởng và yếu tố nội sinh của mẫu cấy [17]

Dựa vào hoạt tính sinh lý phân chất điều hòa sinh trưởng thành 2 nhóm: Nhóm chất kích thích sinh trường và nhóm chất ức chế sinh trưởng Trong nuôi cấy mô, tế bào thực vật, nhóm chất kích thích sinh trưởng là nhóm thường được sử dụng [14]

- Nhóm Auxin: Được phát hiện lần đầu tiên bởi Charles Darwin và con trai

là Francis Darwin khi thử nghiệm tính hướng sáng trên cây yến mạch Sau đó, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và dần mở rộng hiểu biết về nhóm chất này Auxin trong cơ thể thực vật tập trung nhiều ở các chồi, lá non, hạt nảy mầm, trong phấn hoa Auxin có nhiều tác động tới các hiệu ứng sinh trưởng và phát triển trên cơ thể thực vật Cụ thể như sau: Auxin có ảnh hưởng tới tính hướng động của thực vật, tiêu biểu là tính hướng sáng và hướng đất Auxin gây ra hiện tượng ưu thế đỉnh (sự sinh trưởng của chồi đỉnh sẽ ức chế chồi nách) Auxin khởi động việc hình thành rễ bên và rễ phụ do auxin kích thích sự phân chia của tế bào trụ bì-nơi rễ sẽ sinh trưởng xuyên qua vỏ và biểu bì Ngoài ra, auxin còn có tác động đến việc hình thành chồi hoa, sự phát triển của quả và làm chậm sự rụng lá [9]

Các auxin thường được sử dụng là NAA, IBA, 2,4D (các auxin nhân tạo), IAA (auxin tự nhiên) Hoạt tính của các chất này được xếp theo thứ tự từ yếu đến mạnh như sau: IAA, IBA, NAA và 2,4D IAA nhạy cảm với nhiệt độ và dễ phân hủy trong quá trình hấp khử trùng do đó không ổn định trong môi trường nuôi cấy mô NAA và 2,4D không bị biến tính ở nhiệt độ cao Tuy nhiên chất 2,4D là chất dễ gây độc nhưng có tác dụng nhạy đến sự phân chia tế bào và hình thành callus [11]

- Nhóm Cytokinin: Được phát hiện từ những năm 50 của thế kỷ XX, chất đầu tiên là Kinetin bắt nguồn từ tinh dịch cá trích Tiếp đó, đến zeatin tách từ nội nhũ của hạt ngô non Đã phát hiện cytokinin ở vi sinh vật, tảo, tảo silic, rêu, dương

xỉ, cây lá kim Zeatin có nhiều trong thực vật bậc cao và trong một số vi khuẩn Trong thực vật, cytokinin có nhiều trong hạt, quả đang lớn, mô phân sinh Cytokinin kích thích hoặc ức chế nhiều quá trình sinh lý, trao đổi chất Cùng với auxin, cytokinin điều khiển sự phát sinh hình thái trong nuôi cấy mô Tỷ lệ auxin/cytokinin cao sẽ kích thích tạo rễ, ngược lại sẽ hình thành chồi Cytokinin cảm ứng sự hình thành chồi bên và ức chế ưu thế đỉnh Quá trình sinh trưởng dãn dài của tế bào cũng chịu ảnh hưởng của cytokinin Ngoài ra, cytokinin còn làm chậm sự già hóa [9]

Trong các chất thuộc nhóm cytokinin thì Kinetin và BAP được sử dụng phổ biến vì hoạt tính mạnh: Kinetin (phối hợp cùng auxin với tỷ lệ thích hợp có khả năng kích thích phân chia tế bào), BAP (hoạt tính mạnh, bền với nhiệt), ngoài ra có thể sử dụng TDZ, Diphenylurea…[11]

- Nhóm Gibberellin: Được tách chiết lần đầu tiên từ dịch tiết của nấm bởi các nhà khoa học Nhật Bản vào những năm 1935-1938 Gibberellin được tổng hợp trong các mô đỉnh, tồn tại trong cả hạt non và quả đang phát triển Gibberellin có tác dụng chính trong việc hoạt hóa phân bào của mô phân sinh lóng, kéo dài lóng cây

Nó cũng kích thích sự kéo dài của tế bào, tăng kích thước của chồi nuôi cấy GA3 là loại gibberellin được sử dụng nhiều nhất [11]

2.4 Tình hình nghiên cứu một số cây thuộc chi Gừng (Zingiber) trên thế

giới và ở Việt Nam

2.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Josue Jack F.Malamug và cs năm 1991 đã đưa ra ra quy trình tái sinh cây và

nhân dòng gừng từ callus Theo đó, chồi đỉnh của gừng (Zingiber officinale Roscoe)

được nuôi cấy trong môi trường MS có bổ sung đường sucrose, agar, 2,4 D để tạo callus, BA để tái sinh chồi Cây hoàn chỉnh sau đó được đưa ra môi trường có chứa chất khoáng để cây thích nghi và tạo nguồn giống cho sản xuất [28]

Nghiên cứu của Toshi Masuda và Akiko Jitoe (1994) đã phân lập và xác định cấu trúc cũng như hoạt tính của một số chất chống oxy hóa và chống viêm trong cây

gừng dại (Zingiber cassumunar) [43]

J R Rout và cs (2001) [29], đã nghiên cứu về ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng và điều kiện nuôi cấy đến khả năng nhân nhanh của cây Gừng

(Zingiber officinale Roscoe)

Quy trình nhân giống cây Địa liền (Kaempferia galanga L.) và khắc phục hiện

tượng ra rễ kém ngoài đồng ruộng đã được M Chithra và cs (2005) nghiên cứu và báo cáo [33]

Năm 2007, hai nhà khoa học của Malaysia là Christine Stanley và Chan Lai Keng đã xây dựng quy trình vi nhân giống của 2 loài cây thuộc họ Gừng là Nghệ

đen (Curcuma zedoaria Roscoe) và Gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) nhằm lưu giữ và bảo tồn nguồn gen của chúng Tất cả các cây sau khi tiến hành nhân giống in

vitro đều sinh trường tốt và thích nghi được với điều kiện ngoài đồng ruộng [25]

Mrudul V Shirgurkar và cs năm 2001 đã nghiên cứu về một số yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình vi nhân giống cây Nghệ (Curcuma longa Linn) [36]

Yongqiang Zheng và cs (2008) [46], đã tiến hành nghiên cứu một số yếu tố

nhằm tăng hiệu quả của qúa trình nhân giống cây Gừng (Zingiber officinale Roscoe)

như: Nồng độ sucrose trong môi trường, ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng, môi trường nuôi cấy, chế độ chiếu sáng

Adinkudik K Lincy và cs (2009) [20], đã tạo phôi vô tính từ thân khí sinh của

gừng (Zingiber officinale Roscoe).

Hai nhà khoa học Ấn Độ là Kambaska, K.B và Santilata, S vào năm 2009 đã

có bài báo về nghiên cứu tác dụng của chất kích thích sinh trưởng đến quá trình

nhân giống in vitro Gừng (Zingiber officinale Roscoe) Kết quả thu được tỷ lệ chồi

cao nhất trong môi trường MS + 2,0 mg/l BAP + 0,5 mg/l NAA, môi trường ra rễ tốt nhất với 2,0 mg/l NAA Cây hoàn chỉnh có tỷ lệ sống và thích nghi cao với điều kiện ngoại cảnh (95%) [31]

Năm 2010, Anwar Hossain cùng cs đã xây dựng quy trình tái sinh cây Gừng

(Zingiber officinale Roscoe) thông qua phương pháp in vitro [22]

Cùng năm này, nhân giống in vitro thành công loài Gừng đỏ (Zingiber

montanum Koenig) - một loại cây dược liệu ở Malaysia Mầm lấy từ thân rễ sau khi

khử trùng đưa vào môi trường B5 có bổ sung thêm chất kích thích sinh trưởng để

tạo cây hoàn chỉnh sau đó ra cây với tỷ lệ đất:cát:than bùn là 1:1:1, khoảng 85% cây sống và sinh trưởng tốt [34]

Kambaska Kumar Behera và cs (2010) [32], đã đánh giá ảnh hưởng của một số chất điều hòa sinh trưởng thực vật đến khả năng nhân chồi trong quá trình nuôi cấy

in vitro cây Nghệ (Curcuma longa L cv.Ranga) Môi trường tạo chồi tốt nhất là MS

+ BAP 2,0 mg/l + NAA 0,5 mg/l Cây ra rễ tốt ở môi trường 1/2MS + NAA 2,0 mg/l Cây sau ra rễ được chuyển vào nhà có mái che 3 tuần để thích nghi trước khi đưa ra điều kiện vườn, cây đạt tỷ lệ sống 95%

Cùng năm này, các nhà khoa học ở Nigieria đã nghiên cứu ảnh hưởng về nồng

độ của một số chất điều hòa sinh trưởng tới quá trình nhân giống in vitro của Gừng

Môi trường MS có bổ sung BA và NAA với hàm lượng khác nhau để khảo sát hiệu quả của chúng cho quá trình vi nhân giống [26]

Năm 2011, Mohamed S Abbas và cs đã xây dựng quy trình vi nhân giống cây

Gừng (Zingiber officinale Roscoe) từ mầm ngủ Mẫu sau khi được khử trùng được

đưa vào môi trường MS có bổ sung các chất điều hòa sinh trưởng với nồng độ khác nhau Kết quả cho thấy ở môi trường MS có hàm lượng BAP 4,5 mg/l cho hiệu quả nhân chồi tốt nhất Môi trường B5 bổ sung NAA 1,0 mg/l là thích hợp nhất cho ra

rễ Cây sau khi tạo thành được đưa ra trồng và có sự thích nghi tốt, tỷ lệ sống cao (>80%) [35]

Các nhà khoa học tại Malaysia và Sudan đã cùng hợp tác nghiên cứu và xây

dựng quy trình tái sinh in vitro có hiệu quả cao đối với đối tượng cây gừng gió

Zingiber zerumbet Smith [40]

Năm 2013, ở Banglades đã nghiên cứu thành công quy trình vi nhân giống cây

nghệ đen (Curcuma zedoaria) từ vật liệu ban đầu là chồi Mẫu được đưa vào môi

trường MS có chứa hỗn hợp các chất điều hòa sinh trưởng với nồng độ khác nhau Sau khi nhân để tạo nhiều chồi và ra rễ tạo cây hoàn chỉnh, cây được chuyển ra giá thể là hỗn hợp gồm đất vườn cùng phân trộn (với tỷ lệ 1:1) để thích nghi, sau đó đưa ra điều kiện đồng ruộng [37]

2.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu cây thuộc chi gừng vẫn còn chưa nhiều, đặc biệt

là trong lĩnh vực nuôi cấy in vitro Một số tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu

bước đầu về thành phần hóa học và nuôi cấy in vitro một số đối tượng cây dược liệu

thuộc chi Gừng

Trần Thị Việt Hoa và cs (2007) [6], đã công bố kết quả nghiên cứu thành phần

hóa học và tính kháng oxy hóa của cây nghệ đen Curcuma zedoaria Berg trồng ở

Việt Nam

Đặng Văn Hoài và cs (2010) [7], đã tiến hành thí nghiệm và so sánh thành

phần tinh dầu của gừng dại và gừng trâu thuộc chi Zingiber

Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 1(42) năm 2011 đã có bài báo về nghiên cứu xác định thành phần hóa học của thân rễ cây gừng dại ở tỉnh Bình Định của Phạm Văn Hai và Đinh Thị Diệu Trang [5]

Đặng Ngọc Phúc và cs (2011) [12], đã nghiên cứu nhân giống in vitro thành công cây sa nhân tím (Amomum longiligulare T.L.Wu)-một loài cây thuộc họ Gừng

(Zingiberaceae)

Năm 2012, tại Lạng Sơn cũng tiến hành một đề tài nghiên cứu nhân giống cây

Gừng Núi Đá bằng phương pháp in vitro của Trung tâm ứng dụng Khoa học và

Công nghệ tỉnh Lạng Sơn [10]

Năm 2014, Võ Châu Tuấn đã công bố kết quả nghiên cứu nuôi cấy mô cây

nghệ đen (Curcuma zedoaria Roscoe) và khả năng tích lũy một số hợp chất có hoạt

tính sinh học của chúng [16]

Qua một số thông tin trên có thể thấy việc nghiên cứu nhân giống in vitro về

các cây thuộc chi Gừng nói chung và đặc biệt là cây Gừng Núi Đá còn rất hạn chế,

do đó gây khó khăn không nhỏ trong việc tìm kiếm tài liệu tham khảo cũng như quá trình tiến hành nghiên cứu Tuy nhiên, điều này cũng cho thấy tính mới của đề tài nghiên cứu, kết quả thu được có thể góp phần làm đa dạng thêm nguồn thông tin về

đối tượng cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe) - một loại cây địa

phương có giá trị

Phần 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu

3.1.1 Vật liệu

Cây Gừng Núi Đá lấy từ tỉnh Lạng Sơn, sử dụng mầm ngủ từ thân rễ của cây

để tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu

3.1.2 Hóa chất sử dụng

- Hóa chất khử trùng

- Môi trường MS, đường sucrose, agar, than hoạt tính…

- Một số chất kích thích sinh trưởng ở thực vật thuộc nhóm auxin, cytokinin và gibberellin

3.1.3 Thiết bị nghiên cứu

- Cân phân tích Olhous – Vietlabcu

- Máy đo pH Hanna HI2210

- Lò vi sóng Sanyo

- Nồi hấp vô trùng ALP

- Tủ sấy Memmert

- Box cấy vô trùng cấp II Airtech

Cùng các trang thiết bị, dụng cụ khác phục vụ nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Đề tài được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học-Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

3.2.2 Thời gian nghiên cứu

- Từ tháng 12/2013 đến tháng 5/2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (GA 3 , BA, NAA) đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)

-Nghiên cứu ảnh hưởng của GA3 đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi

- Nghiên cứu ảnh hưởng của BA đến khả năng nhân nhanh chồi của cây Gừng Núi Đá

- Nghiên cứu ảnh hưởng của Kinetin đến khả năng nhân nhanh chồi của cây

Gừng Núi Đá

3.3.3 Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (NAA, BA) đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)

- Nghiên cứu ảnh hưởng của NAA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá

- Nghiên cứu ảnh hưởng của NAA kết hợp với BA đến khả năng ra rễ của cây Gừng Núi Đá

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp tạo vật liệu vô trùng

Phương pháp vô trùng mẫu được tiến hành dựa trên phương pháp vô trùng

trong nuôi cấy in vitro một số loại cây thuộc chi Zingiber, có cải tiến để phù hợp

với đối tượng và điều kiện của phòng thí nghiệm [32], [38], [41], [44]

Các bước tiến hành vô trùng mẫu như sau:

- Mẫu lấy là các mầm ngủ của thân rễ (củ) cây Gừng Núi Đá, mẫu sau khi cắt được rửa sạch dưới vòi nước, loại bỏ bớt phần đất bẩn, phần thừa, dùng xà phòng loãng để rửa, sau đó tráng lại bằng nước cất

- Khử trùng mẫu: Tiến hành trong box cấy vô trùng, khử trùng bằng cồn 70otrong 30-45 giây, tráng lại 3-5 lần bằng nước cất vô trùng; sau đó, khử trùng tiếp bằng HgCl2 0,1% trong 5-7 phút, tráng lại nhiều lần bằng nước cất vô trùng Đặt mẫu lên giấy thấm và để khô tự nhiên trong box

3.4.2 Phương pháp nghiên cứu nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất kích thích sinh trưởng (GA 3 , BA, NAA) đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá (Zingiber purpureum Roscoe)

- Sử dụng môi trường nền là môi trường khoáng đa lượng, vi lượng + vitamin

là thành phần của môi trường MS + đường 20 g/l + agar 5 g/l, pH = 5,6-5,8

- Môi trường có bổ sung chất kích thích sinh trưởng với nồng độ khác nhau trong từng thí nghiệm

- Mẫu sau khi khử trùng được đưa vào môi trường nuôi cấy bề mặt, sau đó đặt trong phòng nuôi cấy với điều kiện nhiệt độ phòng từ 22-25oC, độ ẩm 60-65%, chu

kỳ chiếu sáng 16h sáng/8h tối Tiến hành theo dõi, quan sát số chồi tái sinh và chất lượng chồi sau 20 ngày

3.4.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của GA 3 đến khả năng tái sinh chồi

của cây Gừng Núi Đá

Nồng độ GA3 thích hợp nhất cho tái sinh chồi đã xác định ở thí nghiệm 1 (ký hiệu là A) được sử dụng cho thí nghiệm sau

3.4.2.1 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của GA 3 kết hợp với BA đến khả năng tái sinh chồi của cây Gừng Núi Đá