Nghiên cứu hiện tượng biến dị trong nuôi cấy in vitro cây chuối phục vụ công tác giống trên địa bàn tỉnh nghệ an

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

1 Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài Cây chuối (Musa sp) đối tợng ăn (chuối, dứa có múi) đợc sản xuất với quy mô lớn toàn giới Theo thống kê FAO (2003)[35], sản lợng chuối giới năm 2002 khoảng 80 triệu tăng liên tục từ 1980 tới với tốc độ 2,5%/năm, đạt tỷ lệ xuất cao loại (9 triệu tấn/năm) Chuối loại có giá trị dinh dỡng cao lơng thùc, thùc phÈm rÊt quan träng t¹i mét sè n−íc châu châu Phi Theo Anon (1963), thành phần dinh dỡng chuối nh sau: nớc (75,7%); gluxit (22,2%); protein (1,1%); lipid (0,2%); tro (3,3%) vµ mét số vitamin cần thiết cho thể nh: A, B, C, thiamin, riboflavin, niaxin, (DÉn theo Ngun Kh¾c Anh, 1999) [1] Về hiệu kinh tế, chuối có chu kỳ sinh trởng ngắn, mức đầu t không lớn, kỹ thuật trồng không phức tạp nên việc trồng chuối thu đợc hiệu kinh tế tơng đối cao Theo tính toán, trồng chuối thu đợc giá trị sản phẩm 3,8 trồng lúa 2,0 trồng lạc (Dẫn theo Trần Thế Tục, 1998) [17] ë n−íc ta nãi chung vµ tØnh NghƯ An nãi riêng, chuối từ lâu đà gắn liền với sống gia đình hàng triệu ngời dân đà góp phần đem lại hiệu kinh tế cấu thu nhập từ sản phẩm nông nghiệp Theo định hớng phát triển kinh tế - xà hội tỉnh giai đoạn từ tới 2010, chuối chiếm vị trí quan trọng chuyển đổi cấu trồng, dự kiến phát triển sản xuất thành vùng nguyªn liƯu tËp trung phơc vơ chÕ biÕn xt khÈu số địa bàn tỉnh nh Đô Lơng, Thanh Chơng, Nam Đàn, Trớc mắt, Nghệ An xây dựng vùng trồng chuối tập trung làm tiền đề cho việc phát triển vùng nguyên liệu chế biến với nguồn giống đợc sản xuất phơng pháp nuôi cấy mô, Trung tâm khoa học & công nghệ Nghệ An đơn vị cung cấp giống Bởi vậy, vài năm gần đây, địa bàn diện tích trồng chuối cấy mô ngày mở rộng (từ năm 2000 tăng lên 10-15 năm 2003 năm 2004 dự kiến đạt 45-50 ha) Tuy nhiên, theo số kết nghiên cứu đặc biệt qua thực tế sản xuất đà cho thấy có xuất biến dị giống chuối cấy mô Đây vấn đề cần đợc nghiên cứu, đánh giá xác đề giải pháp khắc phục biến dị có hại khai thác biến dị có lợi phục vụ phát triển sản xuất Tuy nhiên, vấn đề cha đợc quan tâm nghiên cứu ë ViƯt Nam nãi chung vµ tØnh NghƯ An nãi riêng Vì lẽ đó, tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu tợng biến dị nuôi cấy in vitro chuối phục vụ công tác giống địa bàn tỉnh Nghệ An 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu tợng biến dị nuôi cấy mô chuối, phát đợc số nguyên nhân liên quan, sở đa giải pháp khắc phục nhằm hoàn thiện quy trình nhân giống chuối nuôi cấy mô nh khai thác biến dị có lợi phục vụ công tác chọn tạo giống 1.3 ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu đề tài đóng góp dẫn liệu tợng biến dị nhân nhanh in vitro chuối, góp thêm sở lý luận tợng biến dị soma xuất nhân giống vô tính trồng - Kết nghiên cứu đề tài góp phần hoàn thiện quy trình nhân giống chuối in vitro giải pháp khắc phục tợng biến dị soma Bên cạnh đó, phát biến dị có lợi khả khai thác phục vụ công tác chọn giống chuối, trớc mắt cho tỉnh Nghệ An 1.4 phạm vi nghiên cứu đề tài * Về chuyên môn: Đề tài dùng lại tiêu nghiên cứu hình thái, sinh trởng, phát triển, suất bớc đầu đánh giá sai khác mức độ phân tử thông qua øng dông kü thuËt RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) * Về địa điểm: + Trung tâm khoa học công nghệ Nghệ An: Nghiên cứu quy trình nhân nhanh chuối phơng pháp nuôi cấy mô ảnh hởng điều kiện nuôi cấy tới hình thành biến dị soma + Các huyện Đô Lơng, Thanh Chơng, Nam Đàn: Tiến hành thu thập mẫu giống chuối đa vào nuôi cấy địa bàn triển khai trồng chuối nuôi cấy mô Tổng quan tài liệu 2.1 giíi thiƯu chung vỊ c©y chi 2.1.1 Ngn gèc, ph©n loại phân bố số nhóm giống a Nguồn gốc Theo phân loại Võ Văn Chi (1978)[5], loài chuối thuộc ngành ngọc lan (Mangolophyta), lớp hành (Liliopsida), phân lớp hành (Lilidae), gừng (Zingiberales), họ chi (Musaceae) Hä chi gåm chi víi 70 loµi, đó: chi Ensete gồm 10 loài, phân bố chủ yếu vùng châu Phi; chi Musa gồm 60 loài phân bố vùng nhiệt đới Cây chuối có nguồn gốc từ Đông Nam á, sau đợc di thực sang châu úc tới nớc Trung Nam Mỹ Một số tác giả cho từ Đông Nam á, chuối đợc chuyển qua Madagasca vào lục địa châu Phi, sau đó, tới đảo Canari Santodomigo (Champion J., 1976)[4] b Phân loại phân bố Theo Simmond N.W (1962)[70], sè l−ỵng gièng chi hiƯn trång giới 100 - 300 tất giống chuối ăn đợc thuộc nhóm Eumusa, đợc hình thành kết hợp di truyền loài chuối dại M.acuminata (A) M.balbisiana (B), đó: kiểu gen có gen A gen B Bên cạnh số ngoại lệ, đại phận giống chuối tam bội thể (AAA, AAB, ABB), nhị bội thể (AA, AB, BB), tø béi thĨ th× rÊt hiÕm (chØ mét gièng ë Thái Lan) Hệ thống phân loại Simmond N.W dựa sở số lợng nhiễm sắc thể cho điểm đặc điểm hình thái loài M.acuminata (A) M.balbisiana theo 15 đặc điểm thực vật học Theo hệ thống phân loại này, nhóm giống chuối hiƯn cã c¸c kiĨu gen nh− sau (DÉn theo Ngun ThÞ ViƯt Nga, 1996)[7]: Nhãm 1: KiĨu gen AA Trong nhóm có giống chuối Ngự, chuối Cau, chi Piasang Mass (Malaysia), Ladies Finger (Hawaii), víi nh÷ng đặc điểm chính: nhỏ, vỏ mỏng, chất lợng cao, suất thấp, chống chịu bệnh vàng Panama nhng mẫn cảm với bệnh đốm Sigatoka Nhóm 2: Kiểu gen AAA Trong nhóm bao gồm giống chuối Tiêu, chuối Già, Piasang Embun (Malaysia), Chinese (Hawaii), Grom Isen, Robusta (Trung Mỹ), với đặc điểm chính: suất, chất lợng tốt, đợc trồng phổ biến, thị trờng tiêu thụ lớn, thích hợp trồng nơi có vĩ độ cao, mùa đông lạnh đòi hỏi nhiều dinh dỡng đất, có khả chống chịu bệnh héo vàng Parama nhng mẫn cảm với bệnh đốm Sigatoka Nhãm 3: KiĨu gen ABB Nhãm nµy bao gåm rÊt nhiều chủng loại, đa số giống chuối a nhiệt độ cao nh chuối Tây, chuối Sứ, chuối Sừng, chuối Bom, chuối trà bột, Những giống có đặc điểm chứa nhiều tinh bột, đợc trồng để ăn tơi nấu chín, chiên, đặc biệt, số nớc châu Phi, giống dùng để lấy bột Nhóm có đặc điểm cao, sinh trởng khoẻ, không kén đất, trồng không tới, không bón phân đồi dốc khai phá, đặc biệt chuối Bom Ngoài ra, thân non, hoa chuối vị chát, dùng làm rau sống (chuối Tây) Nhóm 4: Kiểu gen BB Nhóm bao gồm giống chuối hột, với đặc điểm sinh trởng khoẻ, chịu bóng, chịu hạn khá, chống chịu sâu bệnh tốt, chuối có chứa nhiều hạt nhng lại có hàm lợng tinh bột cao nên thu hoạch xanh để lấy bột Ngoài ra, thân hoa chuối sử dụng làm rau sống chất lợng cao Theo hệ thống phân loại Simmond N.W., chi Eumusa gåm - 10 loµi, sè lợng nhiễm sắc thể sở 11, số lợng giống lên tới 131 phân bố nh sau (Simmond N.W.,1962)[70]: Scitamineae Marantaceae Musaceae Ensete Ingentimusa Zingiberaceae Musa Australimusa Calimusa Eumusa Rhodochlamys Bảng 2.1 Phân loại phân bố cđa c¸c chi thc Musa (theo Simmond N.W.,1962)[70] Chi Sè NST sở Số loài Phân bố Australimusa 10 5-6 Queensland đến Philipine Callimusa 10 5-6 Đông Dơng Indonesia Eumusa 11 9-10 Nam ấn Độ đến Nhật Bản Rhodochlamys 11 5-6 ấn Độ đến Đông Nam Ingentimusa 14 New Guinea Theo Trần Thế Tục (1995)[17], giống chuối miền Bắc nớc ta phân thành nhóm nh sau: Nhóm chuối Tiêu: Nhóm có giống Tiêu lùn, Tiêu nhỡ Tiêu cao, có đặc điểm chiều cao từ thấp tới trung bình (2,0-3,5m), suất từ trung bình đến cao; phẩm chất thơm ngon, thích hợp cho xuất tơi, sinh trởng phát triển tốt điều kiện vùng có khí hậu mùa đông lạnh Nhóm chuối Tây: Bao gồm giống chuối Tây, Tây hồng, Tây phấn, Sứ, đợc trồng phổ biến nhiều nơi Những giống có đặc điểm cao cây, to mập, đậm thơm so với nhóm giống khác, sinh trởng khoẻ, không kén đất, có khả chịu nắng hạn, chịu rét song dễ bị héo rụi (vàng Parama) Nhóm chuối Ngốp: Bao gåm c¸c gièng Ngèp cao, Ngèp thÊp, , cã chiều cao trung bình 3-5 m, tơng đối lớn, vỏ dày, vỏ nâu đen chín, thịt nhÃo, chua Cây sinh trởng khoẻ, chịu bóng, sâu bệnh, chịu hạn khá, hình thành buồng vị trí thấp nên thích hợp trồng vùng đồi Nhãm chuèi Ngù: Bao gåm c¸c gièng chuèi Ngù, Ngù tiến, Ngự mắn, , có đặc điểm nhỏ, màu vỏ sáng đẹp, thịt chắc, vị thơm đặc biệt, cho suất thấp, chiều cao trung bình 2,5- 3,0 m, thân mảnh Bên cạnh nhóm giống nêu trên, nớc ta có số giống khác nh: Pome, Mỏ giang, Mắn bột, Lá, Hột, với số lợng 30 giống phạm vi nớc với đặc điểm khác hình thái, suất phẩm chất 2.1.2 Giá trị dinh dỡng thơng phẩm chuối a Giá trị dinh dỡng Chuối loại trao đổi chủ yếu thị trờng giới, bên cạnh giá trị loại cho khối lợng sản phẩm lớn, chuối có hàm lợng dinh dỡng cao, số nớc châu á, châu Phi, chuối lơng thực, thực phẩm chủ yếu, đợc sử dụng nh khoai tây nớc có khí hậu ôn đới Theo Anon (1963), thành phần dinh dỡng tính theo khối lợng tơi khô chuối ăn chuối nấu nh sau (Dẫn theo Đặng Thị Mai, 2001)[6]: Bảng 2.2 Thành phần dinh dỡng chuối ăn chuối nấu Thành phần Chuối ăn tơi (%) Chuối nÊu (%) Theo khèi Theo khèi Theo khèi Theo khèi lợng tơi lợng khô lợng tơi lợng khô Nớc 75,7 66,4 Gluxit 22,2 91,4 31,2 92,8 Protªin 1,1 4,5 1,1 3,3 LipÝt 0,2 0,8 0,4 1,2 Tro 0,8 3,3 0,9 2,7 Theo số tác giả, thành phần chuối có lợng vitamin lớn, đặc biệt vitamin nhóm A C với hàm lợng thay đổi tùy theo giống: giống chuối ăn tơi thờng giàu vitamin C B6, giống chuối nhóm chuối nấu lại giàu vitamin A Nhìn chung, hàm lợng vitamin chuối phong phú cao số đối tợng khác nh cam, táo, (bảng 2.3): Bảng 2.3 Hàm lợng vitamin số loại (Theo Anon, 1963) ĐVT: mg/100 gr Loại CarotinA Thiamin Riboflavin Axit ascobic (tiÒn vitC) (vit B1) (vit B2) (vit C) Chuèi 0,24 0,05 0,06 10 T¸o 0,045 0,025 0,073 5-8 Cam 0,037-0,172 0,078 0,032-0,045 52-53 Tác giả Champion J cho chuối có giá trị dinh dỡng cao, thể ăn 100 gr thịt cho mức lợng 110 - 120 calo, đó, 100gr táo cho mức lợng 64 calo, 100 gr cam cho 52 calo, 100 gr đào cho 45 calo, Mặt khác, thành phần dinh dỡng chuối đợc thể hấp thụ nhanh, vậy, chuối đợc coi loại lý tởng cho ngời già, sức khoẻ yếu, suy dinh dỡng, mệt mỏi, Ngoài ra, chuối có vị trí đặc biệt phần ăn giảm mỡ, cholesteron muối natri,(Champion J.,1976)[4] Thời gian gần đây, số phát đà cho biết chuối sản phẩm có hiệu việc chữa bệnh phủ tạng nh đờng ruột, ra, chuối có lợi cho ngời nhiễm độc than chì, có tác dụng chống vết loét gây ngời bệnh dùng thuốc aspirin có tác dụng làm lành vết loét này, đồng thời, thành phần chuối có đầy đủ axit amin (Dẫn theo Đặng Thị Mai)[6] b Giá trị thơng phẩm Vì lý loại có giá trị dinh dỡng cao giá thành rẻ nên chuối đợc tiêu thụ với số lợng lớn giới Bên cạnh tiêu thụ tơi, sản phẩm chuối nguyên liệu sản xuất bột chuối chuối sấy khô Bột chuối loại dinh dỡng quý cho trẻ em ngời già yếu, ngời có bệnh tiêu hoá sản phẩm có giá trị kinh tế cao, cụ thể nh sau (Dẫn theo Đặng Thị Mai, 2001)[6]: Khô đậu tơng (45% protêin) : 300 USD/tấn Bột sắn khô : 100 USD/tấn Bột chuối (cho ng−êi) : 1000 USD/tÊn Bét chuèi (cho gia sóc) : 110 USD/tấn Protein đậu tơng : 664 USD/tấn Theo số tác giả, chuối sấy sản phẩm cho lợng cao, khối lợng nhẹ, dễ dàng vận chuyển bảo quản Ngoài ra, chuối sấy đợc sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất bánh kẹo, tinh dầu Một số sản phẩm phụ chuối nh nhựa mủ, có tầm quan trọng sản xuất tanin, bẹ chuối nguyên liệu để sản xuất dây chÃo, chuối đợc sử dụng làm gói bọc, Ngoài ra, chuối làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất cån, bia, r−ỵu, Thêi gian tr−íc, vá chi ngành chế biến thực phẩm thờng bị loại bỏ dới dạng phế thải, điều gây tác hại lớn đến môi trờng xung quanh, không đem lại hiệu kinh tế, nhng gần đây, ngời ta đà tạo đợc ethanol tõ vá chi (Cohen J.I., 1990)[28] So víi nhiỊu loại trồng khác, toàn sản phẩm chuối làm lơng thực, thực phẩm, thức ăn gia sóc, thc nhm, c«ng nghiƯp chÕ biÕn thùc phÈm, làm rợu, mứt lý sản xuất kinh doanh, việc xuất tơi gặp trở ngại dễ dàng sử dụng sản phẩm chuối vào mục đích khác với trang thiết bị yêu cầu không cao nh chuối sấy khô, làm bột, ủ chua, Theo FAO (2003)[35], thị trờng tiêu thụ chuối giới ngày đợc mở rộng, sản lợng chuối sản xuất, xuất đạt 7,2 7,3 triệu tấn, đó, nhu cầu nhập đạt mức 7,6 triƯu tÊn, tËp trung chđ u ë c¸c n−íc nh Mỹ, Canada, châu Âu, nớc, lợng chuối tiêu thụ đầu ngời năm thấp, đạt 1,5 kg quả/ngời/năm (Hà Nội) Đây sè rÊt khiªm tèn so víi mét sè n−íc khác nh Đức (10,5kg/ngời/năm), Pháp (8,8 kg/ngời/năm), Mỹ (8,7 kg/ngời/năm), Anh (6,4 kg/ngời/năm), Nhật Bản (6,0 kg/ngời/năm), 2.2 kỹ thuật nuôI cấy mô tế bào việc ứng dụng chọn giống nhân giống Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào đợc biết đến nghiên cứu từ năm đầu kỷ 20 dựa học thuyết tế bào hai nhà sinh vật học ngời Đức Schleiden Schwaun vào năm 1838: "Một thể sinh vật phức tạp gồm nhiều đơn vị tế bào hợp thành Các tế bào dù phân hoá ®Ịu mang th«ng tin ... nuôi cấy in vitro chuối phục vụ công tác giống địa bàn tỉnh Nghệ An 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu tợng biến dị nuôi cấy mô chuối, phát đợc số nguyên nhân liên quan, sở đa giải pháp khắc phục nhằm... lợi phục vụ phát triển sản xuất Tuy nhiên, vấn đề cha đợc quan tâm nghiên cứu Việt Nam nói chung tỉnh Nghệ An nói riêng Vì lẽ đó, tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu tợng biến dị nuôi cấy in. .. vitro giải pháp khắc phục tợng biến dị soma Bên cạnh đó, phát biến dị có lợi khả khai thác phục vụ công tác chọn giống chuối, trớc mắt cho tỉnh Nghệ An 1.4 phạm vi nghiên cứu đề tài * Về chuyên