Chọn tạo giống cây Thanh hao hoa vàng có hàm lượng Artemisinin cao bằng phương pháp chiếu xạ gây đột biến

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ………… o0o………… LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Tên đề tài: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân nhằm nâng cao hàm lượng Artemisinin hao hoa vàng phương pháp chiếu xạ gây đột biến Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 30 Năm bảo vệ : 2010 Học viên : Lê Trung Kiên Cán hướng dẫn: PGS TS Lê Huy Hàm Ths Đào Thanh Bằng Hà Nội – 2010 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ………… o0o………… LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Tên đề tài: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân nhằm nâng cao hàm lượng Artemisinin hao hoa vàng phương pháp chiếu xạ gây đột biến Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm Mã số : 60 42 30 Năm bảo vệ : 2010 Học viên : Lê Trung Kiên Cán hướng dẫn: PGS TS Lê Huy Hàm Ths Đào Thanh Bằng Hà Nội, 12/2010 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC 1.1 Nguồn gốc, phân bố 1.2 Đặc điểm thực vật học 1.2.1 Rễ Thanh hao 1.2.2 Thân Thanh hao 1.2.3 Lá Thanh hao 1.2.4 Hoa Thanh hao 1.2.5 Hạt Thanh hao II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY THANH HAO 2.1 Nghiên cứu kỹ thuật trồng Thanh hao 2.2 Nghiên cứu chọn giống Thanh hao 2.3 Nghiên cứu hàm lƣợng Artemisinin động thái tích luỹ Artemisinin 11 Thanh hao III TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ 13 THUẬT HẠT NHÂN TRONG CHỌN TẠO GIỐNG 3.1 Khái niệm đột biến chọn giống đột biến 13 3.2 Tình hình nghiên cứu chọn giống đột biến giới 14 3.3 Tình hình nghiên cứu chọn giống đột biến nƣớc 16 3.4 Phƣơng hƣớng chọn giống đột biến thời gian tới 19 3.4.1 Tìm kiếm, gây tạo xây dựng chiến lƣợc sử dụng đột biến 19 Kết hợp nghiên cứu đột biến với nghiên cứu sinh học phân tử 20 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn IV CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ XÁC ĐỊNH LIỀU BỨC XẠ CHO VIỆC 21 CHIẾU XẠ CÂY THANH HAO 4.1 Chiếu xạ hạt khô 21 4.2 Chiếu xạ callus 22 PHẦN II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 I VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Chiếu xạ hạt: 23 1.2 Chiếu xạ callus: 23 II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 24 3.2 Chỉ tiêu theo dõi 24 PHẦN III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 26 I THẾ HỆ M1 (2006): 26 1.1 Chiếu xạ hạt 26 1.1.2 Kết theo dõi thời gian nẩy mầm hạt sau chiếu xạ 26 1.1.3 Khả sinh trƣởng giống Thanh hao hoa vàng hệ M1 28 1.2 Chiếu xạ callus 32 1.2.1 Tạo vật liệu cho nuôi cấy in-vitro hao hoa vàng 32 1.2.2 Xác định môi trƣờng thích hợp để tạo callus hao hoa 33 vàng 1.2.3 Chiếu xạ callus hao 35 II THẾ HỆ M2 (2007) 37 2.1 Cây chiếu xạ từ hạt 37 2.1.1 Thời gian nẩy mầm hạt sau chiếu xạ 37 2.1.2 Khả sinh trƣởng giống Thanh hao hoa vàng hệ M2 39 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2 Cây chiếu xạ callus (ở liều 0; kr) 42 2.3 Phân tích hàm lƣợng Artemisinin hệ M2 43 III THẾ HỆ M3 (2008) 45 3.1 Tình hình sinh trƣởng Thanh hao hệ M3 45 3.2 Phân tích hàm lƣợng Artemisinin 46 IV Thế hệ M4 (2009) 50 4.1 Kết đánh giá tỷ lệ nẩy mầm dòng triển vọng 50 4.2 Thời gian nảy mầm, tuổi con, thời gian từ trồng đến bén rễ hồi xanh 51 4.3 Đánh giá khả sinh trƣởng dòng triển vọng hệ M4 52 4.4 Phân tích hàm lƣợng Artemisinin 53 4.5 Đánh giá suất dòng có triển vọng 56 V Thế hệ M5 (2010) 57 5.1 Xây dựng quy trình thâm canh cho dòng hao triển vọng 57 5.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 57 5.1.2 Vật liệu nghiên cứu 57 5.1.3 Nội dung nghiên cứu 57 5.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 58 5.2 Kết nghiên cứu thảo luận 58 5.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời vụ tới suất sinh vật học số 58 dòng hao triển vọng 5.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng mật độ tới suất hàm lƣợng 60 dòng hao triển vọng PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64 I KẾT LUẬN 64 II ĐỀ NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHAO MUC LỤC Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lª Trung Kiªn Khãa 11 MỞ ĐẦU Trên phạm vi toàn cầu, năm gần bệnh sốt rét lại phát triển trở lại, hàng năm giết chết gần triệu người gần 270 triệu người khác mắc bệnh Nguyên nhân chủng ký sinh trùng gây bệnh dần trở nên kháng loại thuốc trước Theo thông báo WHO sau thời gian dài sử dụng thuốc điều trị bệnh sốt rét Quinin, Chloroquin, Mefloquin,…đến ký sinh trùng sốt rét kháng hầu hết loại thuốc Có 15 nước Đông Nam Á Tây Thái Bình Dương (Trong có Việt Nam), 10 nước Nam Mỹ, 15 nước Châu Phi Nam Sahara bệnh sốt rét phát triển mạnh Năm 1979 nhà khoa học Trung Quốc tìm hoạt chất Quing-hao-su (Artemisinin) từ Qing-hao (Thanh hao) có khả điều trị bệnh sốt rét (Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc Việt Nam, 2004) Cây hoa hao hoa vàng có tên khoa học Artemisia annua L., sống lâu năm, mọc hoang dại thành đám vùng đồi núi, ven sông suối Năm 1990 nước ta chiết xuất từ hao chất Artemisinin quy mô công nghiệp Trong năm gần đây, Việt Nam hao phát triển mạnh Song vấn đề đặt cần phải giải thời gian chiếm dụng đất dài so với trồng nông nghiệp khác, giống hao trồng chủ yếu giống tự nhiên có hàm lượng Artemisinin thấp Do vậy, việc chọn tạo, cải tiến giống hao có hàm lượng hoạt chất Artemisinin cao nhằm giảm diện tích đất trồng cung cấp đủ lượng Artemisinin tự nhiên cần thiết cho ngành Dược nhiệm vụ cần phải giải nhà chọn tạo giống trồng Gây đột biến phương pháp hữu hiệu để tạo vật liệu khởi đầu đa dạng hữu ích cho chọn giống nông nghiệp Tính đến tới tháng - 2006 có 2428 giống trồng tạo phương pháp gây đột biến thực nghiệm Tuy nhiên nay, chưa có công bố cải tiến giống dược liệu phương pháp gây đột biến Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lª Trung Kiªn Khãa 11 Viện Di truyền nông nghiệp viện nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực di truyền, chọn giống công nghệ sinh học thuộc Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Viện quan đầu mối quan trọng nước ta việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để cải tiến giống trồng nông nghiệp Với phối hợp Công ty Dược liệu Mediplantex viện Di truyền nông nghiệp, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: “Chọn tạo giống Thanh hao hoa vàng có hàm lượng Artemisinin cao phương pháp chiếu xạ gây đột biến” Mục đích đề tài: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân nhằm nâng cao hàm lượng Artemisinin hao hoa vàng chiếu xạ hạt chiếu xạ callus Để thực đƣợc mục tiêu tiến hành thực nội dung sau: Giống gốc Chiếu xạ hạt, liều 10 Kr Chiếu xạ callus liều 3Kr Thế hệ M1 2006 Quần thể M2 2007 Quần thể M3: chọn cá thể M3-1, M3-2, M3-3…… Có hàm lƣợng artemisinin cao 2008 Quần thể M4: chọn cá thể M4-1, M4-2, M4-3…… có hàm lƣợng artemisinin cao đặc tính nông học tốt 2009 Thế hệ M5: dòng triển vọng phát triển từ cá thể M4-9, M4-28 Thí nghiệm mật độ, thời vụ, phân bón Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên 2010 Khảo nghiệm sinh thái http://www.lrc-tnu.edu.vn Lª Trung Kiªn Khãa 11 PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC 1.1 Nguồn gốc, phân bố Thanh hao hoa vàng địa vùng Đông Bắc Mỹ (Ontario, New Hampshire, Virginia, Tenneesse, Kankas Arkans) Từ miền trung đến tận miền nam Châu Âu (Anbanni, Bungari, Tiệp Khắc, Pháp, Đức, Rumani Liên Xô cũ) gần toàn lãnh thổ châu Á (Apganistan, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Triều Tiên, Mông Cổ Xiberia) (Hiroshi Kawamoto cộng sự, 1999)[19] Nhưng hao mọc tập trung nhiều Trung Quốc, Trung Á Việt Nam (Phạm Mạnh Kiên, Đinh Huỳnh Kiệt, 1995)[22] Ở Việt Nam, hao thức nhà thực vật học người Pháp phát mô tả năm 1922, tên khoa học Artemisia annua L., hao hoa vàng có tên khác hao, ngải hoa vàng, bù hao, hoàng hoa cao, …Thanh hao phân bố nước ta gồm tỉnh: Lạng Sơn (10 huyện), Cao Bằng (7 huyện), Bắc Giang (3 huyện), Quảng Ninh (3 huyện), Bắc Cạn (2 huyện) Hải Dương (1 huyện) (Nguyễn Thượng Đông, 1995)[3] Hình 1: Sự phân bố hao giới Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lª Trung Kiªn Khãa 11 1.2 Đặc điểm thực vật học 1.2.1 Rễ Thanh hao Rễ hao thuộc loại rễ cọc, rễ to dài rễ phụ khác phát triển không cân phần mặt đất Giai đoạn từ mọc mầm đến trước phân nhánh rễ hao có rễ Khi rễ kéo dài khoảng 10 - 15 cm rễ bên phát triển Trung bình hao có từ 150 - 170 rễ Rễ hao phân bố tập trung tầng đất từ 30 - 40 cm, rễ sâu tới 50cm Do hao chịu hạn kém, dễ bị nghiêng, đổ gặp gió bão (Nguyễn Văn Thuận, 2001)[1] 1.2.2 Thân Thanh hao Thanh hao thân thảo, hoá gỗ Thời gian sinh trưởng từ hạt nảy mầm đến bắt đầu nụ thân thảo Thời gian phát triển từ lúc hình thành nụ, nở hoa, thụ phấn, đậu hạt lúc hạt chín thân gỗ Cây cao trung bình từ 1,5 đến 3,0 m Cây gồm thân nhiều cành cấp I, cấp II, cấp III Thân có hình trụ phần vỏ lại có nhiều đường gờ rãnh chạy dọc thân nên nhìn bề có hình đa giác Lớp vỏ thân thời kỳ sinh trưởng có độ dày chiếm khoảng 25% - 35% đường kính thân Khi chuyển sang thời kỳ phát triển, lớp vỏ mỏng dần cuối lớp vỏ mỏng bọc bên thân cây, lớp vỏ tạo thành sợi xơ, bền Theo mỏng dần, xơ hoá lớp vỏ, phần gỗ lõi to dần hoá gỗ cứng Đến cuối thời kỳ phát triển hao trở thành hoá gỗ hoàn toàn Thông thường có từ 20 - 120 cành cấp I, 240 - 250 cành cấp II Cành phân bố bốn phía Trên thân chính, cành cấp I, cành cấp II cấp III mang Thân Thanh hao thường có màu xanh, tím nhạt đến tím thẫm Tỷ lệ màu xanh thường chiếm 80% quần thể Dạng thân màu tím thường có thời gian sinh trưởng ngắn hơn, suất xanh thấp hàm lượng Artemisinin tương đương Khả chống chịu sâu bệnh, đổ lốp thân tím hẳn thân xanh (Nguyễn Văn Thuận, 2001)[1] Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... tài: Chọn tạo giống Thanh hao hoa vàng có hàm lượng Artemisinin cao phương pháp chiếu xạ gây đột biến Mục đích đề tài: Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân nhằm nâng cao hàm lượng Artemisinin hao hoa vàng. .. Khái niệm đột biến chọn giống đột biến 13 3.2 Tình hình nghiên cứu chọn giống đột biến giới 14 3.3 Tình hình nghiên cứu chọn giống đột biến nƣớc 16 3.4 Phƣơng hƣớng chọn giống đột biến thời gian... Rễ Thanh hao 1.2.2 Thân Thanh hao 1.2.3 Lá Thanh hao 1.2.4 Hoa Thanh hao 1.2.5 Hạt Thanh hao II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY THANH HAO 2.1 Nghiên cứu kỹ thuật trồng Thanh hao 2.2 Nghiên cứu chọn