Đánh giá giống và xử lý hóa chất nâng cao năng suất và hàm lượng curcumin trong nghệ curcuma spp (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mã ngành: 62 01 10 BÙI THỊ CẨM HƯỜNG ĐÁNH GIÁ GIỐNG VÀ XỬ LÝ HÓA CHẤT NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ HÀM LƯỢNG CURCUMIN TRONG NGHỆ CURCUMA SPP CẦN THƠ - 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS Lê Vĩnh Thúc Người hướng dẫn phụ: TS Lưu Thái Danh Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường Họp tại: Vào lúc ngày tháng năm Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án thư viện: DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Khảo sát đa dạng di truyền số giống nghệ miền Nam Việt Nam dựa thị phân tử RAPD ISSR Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Chuyên đề Nông nghiệp 2016 3:11-19 Ảnh hưởng nồng độ thời gian phun phenylalanine lên sinh trưởng, suất hàm lượng curcumin nghệ (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) Tạp chí Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 2017 15(6):817-825 Ảnh hưởng phân bón đến sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Xà cừ Curcuma xanthorrhiza Roxb Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Chuyên đề Công nghệ sinh học 2019 15(1): 168-173 Chương GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết luận án Chi Nghệ (Curcuma), thuộc họ gừng Zingiberaceae, loại dược liệu quan trọng Theo Sahoo et al (2017), giống nghệ công bố chủ yếu dựa vào đặc điểm hình thái sinh hoá, đa số giống nghệ giống nhau, khơng có khác biệt rõ hình thái lá, hoa củ nên dễ gây nhầm lẫn cho nhà nghiên cứu người sử dụng Trong điều kiện môi trường khác nhau, chất lượng nghệ khác Sự kết hợp kỹ thuật phân tử đại với tiêu sinh hóa giúp cho cơng tác chọn phát triển giống dựa vào đặc điểm hình thái đạt hiệu Hiện nay, giới ứng dụng dấu thị phân tử để đánh giá đa dạng di truyền nghệ, đó, dấu thị phân tử RAPD (Syamkumar, 2008; Jan et al., 2011; Khan et al., 2013; Phurailatpam et al., 2013; Mohanty et al., 2014) ISSR (Syamkumar, 2008; Taheri et al., 2012) sử dụng phổ biến kỹ thuật đơn giản, dễ thực Nghiên cứu Akamine et al (2007), Niranjan and Prakash (2008), Yue et al (2010), Hu et al (2015), Panahi et al (2015) cho curcumin, thành phần củ nghệ, có nhiều hoạt tính sinh học khả chống oxy hóa, chống đột biến, chống ung thư, kháng viêm, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ký sinh trùng có khả giải độc Tuy nhiên, hàm lượng curcumin nghệ thấp khoảng 1-6% (Aggarwal et al., 2006 Niranjan et al., 2013) Theo Ishimine et al (2003 2004); Hossain et al (2005a 2005b); Hossain and Ishimine (2005); Hossain and Ishimine (2007) có nhiều yếu tố định đến sinh trưởng, hàm lượng, suất curcumin nghệ, đó, giống giữ vai trò quan trọng (Singh et al., 2013) Ngoài dinh dưỡng đạm, lân, kali, việc bổ sung nguyên tố vi lượng sắt, kẽm boron cần thiết, góp phần gia tăng hàm lượng, suất curcumin nghệ (Velmurugan et al., 2007; Singh, 2014; Datta et al., 2017) Ngoài ra, bổ sung phenylalanine, tiền chất đường sinh tổng hợp curcumin, làm tăng hàm lượng curcumin nghệ (Kita et al., 2008) chuyển đổi phenylalanine thành cinnamic acid (chủ yếu diễn lá) qua đường dẫn đến tổng hợp curcumin củ nghệ (Neema, 2005) Bên cạnh phenylalanine, salicylic acid đóng vai trò quan trọng tích lũy chất biến dưỡng thứ cấp hoạt hóa phenylalanine ammonia lyase, enzyme chuỗi sinh tổng hợp curcumin (Janas et al., 2002; Solecka and Kacperska, 2003; Zhao et al., 2005; Kita et al., 2008) Tại Việt Nam, Škornič et al (2015) cho có khoảng 27 lồi nghệ phân bố rải rác từ Bắc vào Nam, nguồn vật liệu di truyền quý công tác chọn tạo giống Tuy nhiên, nay, nghiên cứu nghệ tập trung vào đặc điểm hình thái hoạt tính sinh học, chưa có nhiều nghiên cứu giống dinh dưỡng Do đó, việc tìm giống nghệ có hàm lượng, suất curcumin cao sở đặc điểm hình thái, dấu phân tử sinh hố; đồng thời tìm hóa chất thích hợp ảnh hưởng đến sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ cần thiết 1.2 Mục tiêu luận án Tìm giống nghệ có suất hàm lượng curcumin cao sở đặc điểm hình thái, dấu phân tử sinh hóa Tìm hố chất xử lý thích hợp cho sinh trưởng, gia tăng hàm lượng suất curcumin nghệ 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội thu thập Việt Nam (32 mẫu), Indonesia (1 mẫu), Australia (1 mẫu) Phạm vi nghiên cứu chính: Nghiên cứu chọn giống tác động hóa chất gia tăng suất hàm lượng curcumin thành phố Cần Thơ năm 2014-2018 1.4 Nội dung luận án * Nội dung 1: Đánh giá giống nghệ có hàm lượng suất curcumin cao + Thu thập 34 giống nghệ địa phương nhập nội + Đánh giá đa dạng 34 giống nghệ dựa vào đặc điểm hình thái, dấu thị phân tử tiêu sinh hóa * Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Ảnh hưởng thời điểm nồng độ xử lý phenylalanine (Phe); salicylic acid (SA); sắt sulfate (FeSO4); kẽm sulfate (ZnSO4); borax sau đánh giá hiệu loại hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ 1.5 Những đóng góp luận án Luận án chọn mẫu giống nghệ C.34 có hàm lượng suất curcumin khối lượng chất khô cao (12,2%; 11,6 g) Giống C.34 có gân màu xanh; thịt củ màu vàng cam/vàng cam đậm, mùi nghệ, đắng the; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng; thuộc loài Curcuma xanthorrhiza Xác định mối quan hệ di truyền mẫu nghệ C.34 với mẫu giống lại dựa vào đặc điểm hình thái, dấu phân tử RAPD ISSR tiêu sinh hoá Phun lên nghệ chất như: Phe, SA 100 ppm, FeSO4, ZnSO4, borax 0,5% thời điểm 120 ngày sau trồng làm gia tăng hàm lượng suất curcumin khối lượng củ khô Phun Phe 100 ppm FeSO4 0,5% lên nghệ Curcuma xanthorrhiza làm gia tăng khối lượng củ tươi (1,63; 1,72 lần); khối lượng củ khô (1,80; 1,78 lần); hàm lượng curcumin (đều 1,39 lần) suất curcumin khối lượng củ khô (2,50; 2,48 lần) so với không phun 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Về khoa học: Trên sở nghiên cứu đánh giá giống thí nghiệm xử lý hóa chất nhằm gia tăng sinh trưởng, suất hàm lượng curcumin nghệ cho thấy: (1) Kết hợp khảo sát đặc điểm hình thái, dấu phân tử phân tích sinh hóa giúp cho việc chọn giống nghệ đạt kết tốt hơn; (2) Bên cạnh giống, đường sinh tổng hợp curcumin chịu tác động chất dinh dưỡng (FeSO4) amino acid (phenylalanine) bổ sung từ bên ngoài; (3) Kết nghiên cứu luận án bổ sung vào giáo trình giảng dạy dược liệu tài liệu tham khảo cho nghiên cứu Về thực tiễn: Kết nghiên cứu luận án ứng dụng hiệu sản xuất, làm sở định hướng, quy hoạch ổn định phát triển bền vững vùng trồng nghệ trọng điểm nước Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 2.1.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 2.1.1.1 Thời gian nghiên cứu Luận án thực từ năm 2014 đến năm 2018 2.1.1.2 Địa điểm nghiên cứu Phòng thí nghiệm mơn Khoa học Cây trồng, môn Di truyền Chọn giống trồng, khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ đất thí nghiệm huyện Phong Điền quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ 2.1.2 Vật liệu nghiên cứu Ba mươi bốn mẫu giống nghệ địa phương nhập nội, 32 mẫu giống thu thập Việt Nam; mẫu giống Indonesia mẫu giống Australia 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá giống nghệ có hàm lượng suất curcumin cao 2.2.1.1 Thu thập giống Ba mươi bốn mẫu giống nghệ địa phương nhập nội trồng quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ Thí nghiệm tiến hành từ 2014-2015, nghệ trồng đồng theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD), với lặp lại, lơ trồng m" đất cát bơm có trộn thêm đất sơng, độ nước tốt dễ rửa trôi chất dinh dưỡng *Kỹ thuật canh tác: (áp dụng chung cho tất mẫu giống) Chọn củ nhánh cấp có khối lượng tương đối đồng từ 3040 g (Hossain et al., 2005a) để trồng Xử lý giống với chlorine 0,5% 30 phút vớt để ủ tuần trước trồng Ủ củ nơi có bóng râm, cao, nước tốt phủ lên lớp tro trấu Tưới nước vừa đủ ẩm giúp củ nẩy mầm Sau 7-10 ngày, đặt củ giống sâu từ 7-8 cm với khoảng cách 25x25 cm (Mohamed et al., 2014) Thường xuyên tưới nước cho nghệ, giai đoạn đầu tưới lần/ngày Khi nghệ nhỏ, tán chưa lớn, ánh sáng chiếu xuống lớp đất mặt giúp cỏ phát triển tốt Thường xuyên làm cỏ, hạn chế cạnh tranh ánh sáng dinh dưỡng con, làm cỏ tuần/lần Phân bón áp dụng theo Mai Văn Quyền ctv (2007) Ravindran et al (2007) có cải tiến Bón phân cho nghệ chia làm ba lần bón: lần bón NPK (16-16-8-13S): 100-150 kg/ha; lần bón NPK (16-16-8-13S): 150-200 kg/ha; lần bón NPK (16-16-8-13S): 100-150 kg/ha Bón vào thời điểm: 60 NST (ngày sau trồng - giai đoạn 2-3 lá), 120 NST (giai đoạn tăng trưởng tạo củ) 180 NST (tiếp tục tăng trưởng tạo củ) 2.2.1.2 Đặc điểm hình thái Các đặc điểm hình thái dạng lá, phát hoa, màu hoa, dạng củ, màu củ,… tiêu tăng trưởng đánh giá ghi nhận trưởng thành 200-210 ngày sau trồng (Syamkuma, 2008), mơ tả chi tiết theo Phạm Hồng Hộ (1999) Võ Văn Chi (2003) Các tiêu chất lượng ghi nhận thu hoạch (240 ngày sau trồng) 2.2.1.3 Đặc điểm dấu phân tử * Thu thập mẫu lá: Mỗi mẫu giống nghệ thu khoảng 2-3 non không bị sâu bệnh Các mẫu cho vào bao polyethylene kéo kín miệng, ghi nhãn trữ tủ lạnh 4oC để ly trích DNA * Phương pháp ly trích DNA Ly trích tinh DNA Mơ 34 mẫu nghệ ly trích tinh theo phương pháp ly trích CTAB rút gọn (Doyle and Doyle, 1991) Kiểm tra DNA phương pháp điện di gel agarose 1% (w/v) Phản ứng PCR Phản ứng PCR mẫu DNA nghệ cho phản ứng với 20 thị phân tử RAPD (OPA02, OPA03, OPA04, OPA10, OPA13, OPB07, OPB10, OPD02, OPD03 OPD07); ISSR (ISSR1, ISSR2, ISSR5, ISSR6, ISSR7, ISSR10, ISSR12, ISSR14, ISSR17 ISSR18) (được sản xuất công ty Sinh hoá Phù Sa Vĩnh Long, Việt Nam) Điện di sản phẩm PCR Sản phẩm PCR chạy điện di gel agarose 1% dung dịch TAE 1X máy điện di với hiệu điện sau: 42V 30 phút 60V 65 phút Nhuộm gel ethidium bromide 20 phút (1 mg/L), rửa lại với nước đem chụp hình gel máy ảnh máy chiếu tia UV Sự diện băng sản phẩm khuếch đại trình PCR thể gel agarose để phân biệt đa dạng loài chi nghệ 2.2.1.4 Đặc điểm sinh hố Phân tích đặc điểm sinh hố phân tích tiêu chất lượng phần đặc điểm hình thái 2.3.2 Nội dung 2: Nghiên cứu hoá chất xử lý đến sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Giống nghệ C.34 (được chọn từ nội dung 1) thuộc lồi Curcuma xanthorrhiza có hàm lượng suất curcumin cao chọn làm vật liệu nghiên cứu cho thí nghiệm nội dung Hoá chất: Phenylalanine (C9H11NO2) - Sigma (Đức), salicylic acid (Trung Quốc), Iron (II) sulfate heptahydrate (FeSO4.7H2O) Trung Quốc, Zinc sulfate heptahydrate (ZnSO4.7H2O) - Trung Quốc Borax - (Disodium tetraborate decahydrate - Na2B4O7.10H2O Trung Quốc) 2.3.2.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng thời gian nồng độ xử lý phenylalanine lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hồn tồn với nhân tố A thời gian xử lý phenylalanine (90, 120, 150 180 ngày sau trồng) nhân tố B nồng độ phenylalanine (0, 50, 100 200 ppm), gồm 16 tổ hợp nghiệm thức với lần lặp lại 2.3.2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng thời gian nồng độ xử lý salicylic acid lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hồn tồn với nhân tố A thời gian xử lý salicylic acid (90, 120, 150 180 ngày sau trồng) nhân tố B nồng độ salicylic acid (0, 50, 100 200 ppm), gồm 16 tổ hợp nghiệm thức với lần lặp lại 2.3.2.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng thời gian nồng độ xử lý FeSO4 lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hồn toàn với nhân tố A thời gian xử lý (60, 90 120 ngày sau trồng) nhân tố B mức độ FeSO4 (2 nồng độ phun 0,5 1%; liều lượng bón 10, 20, 30 kg/ha nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với lần lặp lại 2.3.2.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng thời gian nồng độ xử lý ZnSO4 lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A thời gian xử lý (60, 90 120 ngày sau trồng) nhân tố B mức độ ZnSO4 (2 nồng độ phun 0,5 1%; liều lượng bón 10, 20, 30 kg/ha nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với lần lặp lại 2.3.2.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng thời gian nồng độ xử lý Borax lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn với nhân tố A thời gian xử lý (60, 90 120 ngày sau trồng) nhân tố B mức độ Borax (2 nồng độ phun 0,5 1%; liều lượng bón 10, 20, 30 kg/ha nghiệm thức đối chứng), gồm 18 tổ hợp nghiệm thức với lặp lại 2.3.2.6 Thí nghiệm 6: Hiệu xử lý loại phân bón qua lên sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ Curcuma xanthorrhiza * Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí khối ngẫu nhiên hoàn toàn nhân tố, nghiệm thức tương ứng loại phân bón (kết thí nghiệm trên) nghiệm thức đối chứng không phun với lần lặp lại Các nghiệm thức là: Phe 100 ppm; SA 100 ppm; FeSO4 0,5%; ZnSO4 0,5%; Borax 0,5% Đối chứng 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu Các đặc điểm hình thái ghi nhận mã hóa dạng nhị phân theo nguyên tắc: có đặc điểm = khơng có đặc điểm = Sau ghi nhận tất đặc điểm trên, số liệu thu thập lưu trữ phần mềm Excel Phân tích sơ đồ nhánh (cluster) đánh giá mối quan hệ 34 mẫu giống nghệ phần mềm NTSYSpc 2.1 theo phương pháp UPGMA (Unweinhted Pair Group Method with Arithmatic Mean) Tương tự, đặc điểm dấu phân tử phổ điện di gel agarose thể xuất không xuất băng DNA ghi nhận tương ứng Số liệu sau thu thập lưu trữ phần mềm Excel Phân tích sơ đồ hình nhánh (cluster) đánh giá mối quan hệ di truyền giống phần mềm NTSYSpc V2.1 theo phương pháp UPGMA Số liệu sinh trưởng chất lượng nhập vẽ đồ thị chương trình Microsoft excel, phân tích thống kê chương trình SPSS 24.0 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 NỘI DUNG 1: ĐÁNH GIÁ GIỐNG CÓ HÀM LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CURCUMIN CAO 3.1.1 Đặc điểm hình thái 34 mẫu giống nghệ 3.1.1.1 Đặc điểm hình thái thân, hoa Kết nghiên cứu cho thấy 10 đặc điểm thân, lá, hoa 34 giống nghệ địa phương nhập nội biểu đa hình, màu cách mọc cụm hoa khác biệt không ý nghĩa Nếu biểu đặc điểm hình thái kiểm sốt alene trung bình có alen/đặc điểm Các đặc điểm hình dạng phiến lá, xuất cuống lá, cách mọc lá, màu gân lá, màu thân màu bắc cụm hoa có khác biệt Đa số giống nghệ có thân màu xanh (79,0%), có cuống (85,0%), phiến hình mũi mác (73,0%), mọc thẳng (63%), gân màu xanh (71,0%) 100% có mùi thơm đặc trưng hình thành hoa Lá bắc phía màu xanh lá, phía có màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng chiếm tỷ lệ cao (70%) 3.1.1.2 Đặc điểm hình thái củ Kết nghiên cứu cho thấy đặc điểm hình thái củ 34 giống nghệ địa phương nhập nội, hình dạng hành vị củ khác biệt khơng ý nghĩa Các đặc điểm hình dạng củ chính, màu vỏ củ, màu thịt củ mùi củ khác biệt Đa số giống có củ mẹ hình thn (chiếm 73,0%), vỏ củ màu vàng nhạt (chiếm 53,0%) có mùi nghệ đặc trưng Màu thịt củ đa dạng hầu hết màu vàng (chiếm 35,0%) (Hình 3.1) Kết phù hợp với nhiều nghiên cứu khác Theo Syamkumar and Sasikumar (2006), hầu hết 15 giống nghệ khảo sát có mùi hăng long não, vị củ đắng đắng (chiếm 100%) Syahid and Heryanto (2017) cho 12 cá thể nghệ trắng C zedoaria, đa số có thịt củ màu trắng (chiếm 91,7%), ngoại trừ giống Curz10 có thịt củ màu vàng 3.1.1.5 Mối quan hệ tiêu chất lượng với đặc điểm hình thái * Mối quan hệ hàm lượng curcumin với đặc điểm hình thái Những giống có hàm lượng curcumin thấp (0,68±0,52%) hầu hết có gân màu nâu đỏ; thịt màu trắng sữa vàng nhạt tím đậm, ngồi tím nhạt, mùi long não, vị đắng the; bắc có màu tím đậm phía màu xanh, phía màu đỏ tím Với đặc điểm gân màu nâu đỏ, thịt củ tím đậm, ngồi tím nhạt, bắc phía màu đỏ tím; sắc tố anthocyanine; tổng hợp curcumin (màu vàng) khơng ưu tiên nên hàm lượng curcumin nhóm giống thấp Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C aeruginosa lồi C zedoaria Những giống có hàm lượng curcumin trung bình (6,09±1,38%) hầu hết có gân màu xanh; thịt màu vàng, mùi nghệ, đắng the; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng Với đặc điểm hình thái trên, theo Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C aromatica lồi C mangga Những giống có hàm lượng curcumin cao (10,5±1,11%) hầu hết có gân màu xanh; thịt màu vàng vàng cam nhạt cam đậm, mùi nghệ, đắng the khơng vị; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C longa loài C xanthorrhiza * Mối quan hệ suất curcumin với đặc điểm hình thái Những giống có suất curcumin thấp (0,60±0,22) hầu hết có đặc điểm: gân màu nâu đỏ; thịt củ màu trắng sữa/vàng nhạt tím đậm, ngồi tím nhạt, mùi long não, vị đắng the; bắc có màu tím đậm phía màu xanh, phía màu đỏ tím Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C aeruginosa loài C zedoaria Những giống có suất curcumin trung bình (5,14±1,33) hầu hết có gân màu xanh; thịt củ màu vàng vàng cam nhạt, mùi nghệ, đắng the; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng Theo Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C aromatica loài C mangga Những giống có suất curcumin cao (10,0±1,09) hầu hết có gân màu xanh; thịt củ màu vàng cam vàng cam đậm, mùi nghệ, đắng the; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng Theo Phạm Hoàng Hộ (2003), Syamkumar (2008) Lim (2016), giống thuộc loài C longa loài C xanthorrhiza Theo Mayazaki et al (2014), nhóm giống có hàm lượng curcumin cao, suất curcumin phụ thuộc vào khối lượng củ khơ; 12 nhóm giống có hàm lượng curcumin thấp, suất curcumin phụ thuộc vào hàm lượng curcumin; nhóm giống có hàm lượng curcumin trung bình, suất curcumin phụ thuộc hai Hơn nữa, nhóm giống có sinh khối thấp hàm lượng curcumin cao thịt củ màu cam, nhóm giống có sinh khối cao hàm lượng curcumin thấp, thịt củ màu vàng nhạt Do đó, yếu tố di truyền ảnh hưởng khơng hàm lượng curcumin mà suất củ suất curcumin So với kỹ thuật dấu phân tử, Beyene et al (2005) cho phân tích đa dạng dựa vào đặc điểm hình thái đơn giản, dễ thực hiện, tương đối xác, hiệu sử dụng để đánh giá sơ giống lồi Trong kết thí nghiệm, kết hợp đặc điểm hình thái với tiêu sinh hố cho thấy giúp nhận dạng phân biệt giống/loài Tuy nhiên, đặc điểm dễ bị ảnh hưởng kiểu gen mơi trường Do đó, để đánh giá hiệu đa dạng giống/loài thuộc chi nghệ đề tài sử dụng thị phân tử RAPD ISSR 3.1.2 Đặc điểm phân tử 3.1.2.1 Dấu thị phân tử RAPD Trong 10 đoạn mồi RAPD sử dụng phân tích 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội, kết cho thấy tất cho băng khuếch đại cho băng đa hình Tổng cộng có 167 băng ghi nhận với trung bình 16,7 ± 2,75 băng/đoạn mồi; đó, có 155 băng đa hình (chiếm tỷ lệ 90,7±18,5%) Số lượng băng đa hình dao động từ băng (đoạn mồi OPA02) đến 19 băng (đoạn mồi OPD02) trung bình 15,5±4,28 băng đa hình đoạn mồi (Bảng 3.2) Bảng 3.2: Các số đánh giá tính đa hình 10 đoạn mồi RAPD 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 2014-2015) Stt 10 Đoạn mồi Tổng băng Băng đa hình Tỷ lệ băng đa hình (%) 40,0 100 100 94,1 93,3 100 100 100 85,0 94,1 PIC MI Rp OPA02 10 0,31 7,00 1,18 OPA03 16 16 0,49 11,4 9,29 OPA04 18 18 0,55 12,1 10,8 OPA10 17 16 0,5 10,9 9,90 OPA13 15 14 0,7 10,9 6,10 OPB07 18 18 0,53 11,9 10,9 OPB10 17 17 0,93 6,78 6,94 OPD02 19 19 0,58 12,3 12,8 OPD03 20 17 0,73 8,88 9,00 OPD07 17 16 0,60 11,7 11,0 167 155 Tổng 16,7±2,75 15,5±4,28 90,7±18,5 0,59±0,16 10,4±2,08 8,8±3,33 Trung bình Ghi chú: PIC số đa hình di truyền, MI số đa dạng trung bình locus đa hình Rp số sai khác cặp mồi 13 Đa số đoạn mồi cho số lượng băng nhiều tỷ lệ băng đa hình cao trừ đoạn mồi OPA02 (chỉ có băng tỷ lệ băng đa hình chiếm 40,0%) Chỉ số PIC dao động từ 0,31 (đoạn mồi OPA02) đến 0,93 (đoạn mồi OPB10) trung bình 0,59±0,16 Chỉ số MI dao động từ 6,78 (đoạn mồi OPB10) đến 12,3 (đoạn mồi OPD02) trung bình 10,4±2,08 Chỉ số Rp dao động từ 1,18 (đoạn mồi OPA02) đến 12,8 (đoạn mồi OPD02) trung bình 8,8±3,33 (Bảng 3.2) 3.1.2.2 Dấu thị phân tử ISSR Trong 10 đoạn mồi ISSR sử dụng phân tích 34 giống nghệ, kết cho thấy tất cho băng khuếch đại cho băng đa hình Tổng cộng có 166 băng ghi nhận với trung bình 16,6 ± 3,31 băng/đoạn mồi Trong đó, có 162 băng đa hình (chiếm tỷ lệ 97,1±3,87%) Số lượng băng đa hình dao động từ băng (đoạn mồi ISSR1) đến 29 băng (đoạn mồi ISSR10) trung bình 16,2±3,61 băng đa hình đoạn mồi Đa số đoạn mồi cho số lượng băng nhiều tỷ lệ băng đa hình cao 90,0% (Bảng 3.3) Bảng 3.3: Các số đánh giá tính đa hình 10 đoạn mồi ISSR 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội (Bình Thủy, Cần Thơ, 20142015) Stt Đoạn mồi Tổng bang Băng đa hình 10 ISSR1 ISSR2 ISSR5 ISSR6 ISSR7 ISSR10 ISSR12 ISSR14 ISSR17 ISSR18 10 17 16 20 14 22 16 16 19 16 166 17 15 20 14 22 15 15 19 16 162 Tỷ lệ băng đa hình (%) PIC MI Rp 90,0 100 93,8 100 100 100 93,8 93,8 100 100 0,50 0,67 0,5 0,84 0,63 0,79 0,60 0,70 0,69 0,68 11,1 12,3 11,1 9,9 12,4 10,8 11,2 10,8 12,0 12,6 5,60 11,1 9,00 11,7 9,12 12,9 9,70 9,50 11,8 11,8 Total 16,6 ±3,31 16,2±3,61 97,1±3,87 0,67±0,10 11,4±0,87 10,2±2,11 Aver Ghi chú: PIC số đa hình di truyền, MI số đa dạng trung bình locus đa hình Rp số sai khác cặp mồi Như vậy, sử dụng 10 đoạn mồi ISSR phân tích đa dạng di truyền 34 giống nghệ kết tỷ lệ băng đa hình cao nghiên cứu Singh et al (2012), Taheri et al (2012) Saha et al (2016) thấp nghiên cứu Nguyễn Lộc Hiền ctv (2013) 3.1.2.3 Sự kết hợp dấu thị phân tử RAPD với ISSR Kết Bảng 3.4 cho thấy kết hợp 10 đoạn mồi RAPD 10 đoạn mồi ISSR 34 giống nghệ địa phương nhập nội có tổng 14 cộng 333 băng khuếch đại ghi nhận với 272 băng thể đa hình (chiếm 93,2%) Bảng 3.4: Sự đa hình tỷ lệ băng đa hình dựa kết hợp 10 đoạn mồi RAPD với 10 đoạn mồi ISSR 34 mẫu giống nghệ RAPD ISSR RAPD + ISSR Số đoạn mồi sử dụng 10 10 20 Tổng số băng khuếch đại Số băng/đoạn mồi 167 16,7±2,75 166 16,6±3,31 333 15,9±2,97 Tổng số băng đa hình Số băng đa hình/đoạn mồi Tỷ lệ băng đa hình (%) 155 15,5±4,28 90,7 162 16,2±3,61 97,1 317 15,9±3,87 93,9 Skornickova and Sabu (2005) cho có xác định nhầm lồi C aromatica C zedoaria loài C xanthorrhiza Tương tự, Sabu (2006) cho lồi C aromatica có màu vàng xám báo cáo trước tác giả lại ghi nhận loài C aromatica có màu vàng đến vàng đậm (Sasikumar, 2005) Sự khác biệt hình thái tương tác môi trường yếu tố di truyền chủ yếu qua đặc tính định lượng mà đặc điểm chất lượng Bên cạnh đó, việc chọn giống trồng, nhận dạng sai giống, kỹ thuật trồng chăm sóc ảnh hưởng Kết cho thấy việc sử dụng dấu thị phân tử RAPD ISSR hiệu đáng tin cậy đánh giá đa dạng di truyền, mối quan hệ phân loại 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội Tóm lại, sử dụng đặc điểm hình thái, tiêu sinh trưởng chất lượng, dấu phân tử xác định mối quan hệ di truyền giống nghệ C.34 (thuộc loài Curcuma xanthorrhiza.) với mẫu giống nghệ khác 3.2 NỘI DUNG 2: NGHIÊN CỨU HOÁ CHẤT XỬ LÝ ĐẾN SINH TRƯỞNG, HÀM LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CURCUMIN TRONG NGHỆ Curcuma xanthorrhiza 3.2.1 Ảnh hưởng phenylalanine đến nghệ C xanthorrhiza Các tiêu chất lượng nghệ Curcuma xanthorrhiza theo thời gian nồng độ xử lý phenylalanine cho thấy tương tác có ý nghĩa (lần lượt 1, 1, 1%) (Bảng 3.5) Điều chứng tỏ ảnh hưởng nồng độ phenylalanine xử lý thay đổi theo thời gian áp dụng ngược lại Vì so sánh trung bình nồng độ tính dựa trung bình tất thời gian, trung bình thời gian tính dựa trung bình tất nồng độ xử lý không hiệu Loại so sánh thích hợp so sánh trung bình nồng độ xử lý thời gian áp dụng trung bình thời gian áp dụng cho nồng độ phenylalanine xử lý Theo thời gian xử lý, nồng độ Phe khác biệt có ý nghĩa tất tiêu chất lượng Theo nồng độ xử lý, phun Phe 15 100 ppm, thời điểm áp dụng khác biệt có ý nghĩa tất tiêu chất lượng Phun Phe 200 ppm, thời điểm áp dụng khác biệt hàm lượng suất curcumin Phun Phe 50 ppm theo thời gian khơng có ảnh hưởng đến chất lượng nghệ Nhìn chung, ảnh hưởng tương tác thời gian với nồng độ xử lý ngược lại, tổ hợp nghiệm thức phun Phe 100 ppm 120 NST ln có khối lượng củ tươi, khối lượng củ khô, hàm lượng suất curcumin cao nhất, 280 g; 67,1 g; 12,4% 3,47 g (Bảng 3.5) Bảng 3.5: Các tiêu chất lượng củ theo thời gian nồng độ xử lý phenylalanine đến nghệ C xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016) Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Thời gian xử lý (NST) (A) Phenylalanie (ppm) (B) 90 120 150 180 164b 157c 161c 155b 50 184a 162c 180b 186a 100 193aB 280aA 200aB 200aB 200 189a 196b 188b 185a TB (A) 182 199 182 182 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,90 39,4b 37,7c 38,7c 37,1b 50 44,2a 38,9c 43,2b 44,7a 100 46,2aB 67,1aA 48,1aB 48,0aB 200 45,4a 47,0b 45,0ab 44,4a TB (A) 43,8 47,7 43,8 43,6 Mức ý nghĩa (A) ns Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,92 10,44d 10,37d 10,36d 10,38d 50 10,64c 10,78c 10,74c 10,68c 100 12,16aB 12,40aA 12,32aAB 12,27aAB 200 11,22bA 11,36bA 11,20bAB 11,04bB TB (A) 11,12 11,23 11,16 11,09 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) * CV (%) 0,80 1,71d 1,71d 1,63c 1,67d 1,61c 1,96c 1,96c 1,75c 1,94c 1,99b 2,34aB 2,34aB 3,47aA 2,47aB 2,45aB 2,12bAB 2,12bAB 2,23bA 2,10bB 2,04bB 2,03 2,03 2,27 2,05 2,02 Mức ý nghĩa (A) ns Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 4,53 TB (B) 159 178 218 190 38,2 42,8 52,4 45,5 10,38 10,72 12,26 11,18 1,66 1,91 2,68 2,12 Ghi chú: Trong cột (chữ thường) hang (chữ in), số có chữ theo sau giống khác biệt khơng ý nghĩa; * **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa 16 Curcumin hợp chất phenolic tạo từ đường phenyl propanoid Con đường sinh tổng hợp curcumin phenylalanine, tiền chất đường sinh tổng hợp flavonoid Phenylalanine chuyển hóa thành cinnamic acid nhờ enzyme PAL (Nelson and Cox, 2012) Trong nghệ, PAL enzyme khởi đầu sinh tổng hợp curcumin (Neema, 2005) Bên cạnh đó, enzyme BH4 (tetrahydrobiopterin enzyme) có vai trò quan trọng q trình tạo lượng quang hợp có quan hệ với phenylalanine (Hancock, 2012) Hoạt tính enzyme BH4 tăng nồng độ phenylalanine tăng nồng độ phenylalanine khoảng 105 ppm hoạt tính enzyme BH4 khơng tăng (Gersting et al., 2010) Như vậy, phenylalanine có ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài chiều rộng nghệ nên tác động gián tiếp đến thành phần suất nghệ 3.2.2 Ảnh hưởng salicylic acid đến nghệ C xanthorrhiza Kết Bảng 3.6 cho thấy tiêu chất lượng nghệ Curcuma xanthorrhiza theo thời gian nồng độ xử lý salicylic acid tương tác có ý nghĩa mức 5, 5, 5% Ảnh hưởng nồng độ salicylic acid xử lý thay đổi theo thời gian áp dụng ngược lại Theo thời gian xử lý, nồng độ salicylic acid khác biệt có ý nghĩa tất tiêu chất lượng, trừ thời điểm 180 NST Theo nồng độ xử lý, thời gian áp dụng khác biệt có ý nghĩa tất tiêu chất lượng, trừ nồng độ phun SA 200 ppm Nhìn chung, tổ hợp nghiệm thức phun SA 100 ppm 120 NST ln có khối lượng củ tươi, khối lượng củ khô, hàm lượng suất curcumin cao nhất, 314 g; 75,3g; 12,54% 3,94 g (Bảng 3.6) Phun SA 100 ppm thời điểm 120 NST, hàm lượng suất curcumin đạt cao (lần lượt 12,54% 3,94 g) Năng suất curcumin theo thời gian xử lý SA khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% Năng suất curcumin nghiệm thức xử lý SA cao nghiệm thức đối chứng (4,60 g) Năng suất curcumin theo nồng độ xử lý SA khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 1% Năng suất curcumin cao nồng độ 100 ppm (6,86 g) thấp nghiệm thức không xử lý (4,19 g) Có tương tác thời gian với nồng độ xử lý SA lên suất cucumin qua phân tích thống kê mức ý nghĩa 5% (Bảng 3.6) Ghasemzadeh and Jaafar (2012) nhận thấy cung cấp SA kích thích việc tổng hợp phenolic acid (cinnamic acid, vanillic acid, ferulic acid gallic acid) hai giống gừng Halia Bentong Halia Bara Manoj (2017), phun SA 100 ppm góp phần cải thiện hàm lượng curcumin củ nghệ Như vậy, việc xử lý SA nồng độ 100 ppm lên nghệ vào thời 17 điểm 120 NST thời điểm thích hợp giúp cho nghệ sinh trưởng phát triển tốt nhất, giúp gia tăng suất chất lượng củ Bảng 3.6: Các tiêu chất lượng củ theo thời gian nồng độ xử lý SA đến nghệ C xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016) Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Salicylic Thời gian xử lý (ngày sau trồng) (A) acid 90 120 150 180 (ppm) (B) 148b 156b 161b 167 50 156abB 183bA 185bA 194A 100 203aB 314aA 241aAB 197B 200 198ab 205b 194b 190 TB (A) 176 214 195 187 * Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) * Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 16,2 35,4b 37,4b 38,6b 40,1 50 37,4abB 43,8bA 44,3bA 46,6A 100 48,8aB 75,3aA 57,9bAB 47,4B 200 47,4ab 49,3b 46,7a 45,6 TB (A) 42,3 51,5 46,9 44,9 * Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) * Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 15,8 10,35c 10,30c 10,26d 10,39d 50 10,79bcB 11,49bA 10,95cB 10,84cB 100 11,41aC 12,54aA 12,16aB 12,14aB 200 11,20ab 11,32b 11,25b 11,25b TB (A) 10,94 11,41 11,16 11,16 ** Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) 5,15 1,53b 1,60b 1,65c 1,74 abB bA 50 1,68 2,10 2,02bcA 2,11A 100 2,32aB 3,94aA 2,93aB 2,40B 200 2,22a 2,32b 2,18b 2,14 TB (A) 1,94 2,49 2,20 2,09 Mức ý nghĩa (A) ** Mức ý nghĩa (B) ** Mức ý nghĩa (AxB) ** CV (%) 17,0 TB (B) 158 179 239 197 37,9 43,0 57,4 47,3 10,33 11,02 12,06 11,26 1,63 1,98 2,90 2,22 Ghi chú: Trong cột (chữ thường) hang (chữ in), số có chữ theo sau giống khác biệt không ý nghĩa; * **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa 3.2.3 Ảnh hưởng FeSO4 đến nghệ C xanthorrhiza Khối lượng củ tươi củ khô theo thời gian xử lý FeSO4 khác biệt không ý nghĩa thống kê Khối lượng củ tươi củ khô theo mức độ xử lý FeSO4 khác biệt mức ý nghĩa 1% Khối lượng củ tươi đạt cao nghiệm thức bón 20 30 kg/ha (lần lượt 211và 209 18 g/bụi); khối lượng củ khô đạt cao nghiệm thức bón 30 kg/ha (51,4 g/bụi) Kết cho thấy khơng có tương tác thời gian với mức độ xử lý FeSO4 lên khối lượng củ tươi củ khô (Bảng 3.7) Bảng 3.7: Các tiêu chất lượng củ theo thời gian nồng độ xử lý FeSO4 đến nghệ C xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016) Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khồi lượng củ khô (g) Mức độ FeSO4 (B) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Thời gian xử lý (NST) (A) 60 90 120 159 160 159 179 177 177 172 168 167 185 186 186 210 212 212 207 208 211 185 185 185 ns ** ns 8,79 38,3 36,7 34,3 46,9 46,9 44,5 41,6 35,9 42,6 45,2 47,5 47,1 46,5 51,5 48,1 52,9 53,8 47,4 45,2 45,4 44,0 ns ** ns 10,6 10,31cd 10,26b 10,30e 10,89bC 13,12aB 14,51aA 12,71a 12,90a 13,12b 10,19d 10,34b 10,62de 10,27cdB 10,51bB 11,42cA 10,63bc 10,62b 10,89cd 10,83 11,29 11,81 ** ** ** 7,07 3,88c 3,74d 3,77c 5,11aB 5,62aA 5,53aA 5,21a 4,64c 5,59a 4,74ab 4,70bc 5,22b 4,78abB 5,39abA 5,49aA 4,50bC 5,70aB 5,02bA 4,71 4,97 5,11 ** ** ** 5,81 Aver (B) 159d 178bc 169cd 186b 211a 209a 36,5c 46,1b 40,0c 46,6ab 48,7ab 51,4a 10,29 12,84 12,91 10,38 10,73 10,71 3,80 5,42 5,15 4,89 5,22 5,08 Ghi chú: Trong cột (chữ thường) hang (chữ in), số có chữ theo sau giống khác biệt không ý nghĩa; * **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt khơng ý nghĩa 19 Có tương tác thời gian với mức độ xử lý FeSO4 lên hàm lượng suất curcumin/khối lượng củ khô, tổ hợp nghiệm thức khác biệt thống kê mức ý nghĩa 1% Điều chứng tỏ ảnh hưởng mức độ xử lý FeSO4 thay đổi theo thời gian áp dụng ngược lại Tổ hợp nghiệm thức phun FeSO4 0,5% 120 NST có hàm lượng suất curcumin cao nhất, 14,51% 5,53 g (Bảng 3.7) 3.2.4 Ảnh hưởng ZnSO4 đến nghệ C xanthorrhiza Bảng 3.8 cho thấy khối lượng củ tươi củ khô theo thời gian xử lý ZnSO4 khác biệt không ý nghĩa thống kê Khối lượng củ tươi củ khô theo mức độ xử lý ZnSO4 khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 1% Khối lượng củ tươi củ khơ đạt cao nghiệm thức có xử lý ZnSO4 Kết cho thấy khơng có tương tác thời gian với mức độ xử lý ZnSO4 lên khối lượng củ tươi củ khô Có tương tác thời gian với mức độ xử lý FeSO4 lên hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô, tổ hợp nghiệm thức khác biệt có ý nghĩa mức 5% Điều chứng tỏ ảnh hưởng mức độ xử lý ZnSO4 thay đổi theo thời gian áp dụng ngược lại Tổ hợp nghiệm thức phun ZnSO4 0,5% 120 NST có hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô cao (13,1%) (Bảng 3.8) Naeem et al (2017) cho hàm lượng Zn đất khoảng 10-300 ppm Phun ZnSO4 qua biện pháp cung cấp hiệu thiếu hụt Zn cải thiện hàm lượng Zn hạt ngũ cốc (Stomph et al., 2011) Theo Rethinam et al (1994) Dixit and Srivastava (2000), thiếu Fe Zn ảnh hưởng đến phát triển nghệ Sự phát triển củ tích lũy curcumin phụ thuộc vào chuyển hóa chất biến dưỡng từ Một phần sản phẩm biến dưỡng từ di chuyển vào củ nên ảnh hưởng đến kích thước, suất sinh tổng hợp tích lũy curcumin Datta et al (2017) nghiên cứu ZnSO4 vi lượng khác lên giống nghệ Suranjana Terai vùng Tây Bengal, Ấn Độ Khi cung cấp Zn2+, hàm lượng diệp lục tố tăng Chất lượng cải thiện, tăng khả trao đổi CO2 lá, cường độ quang hợp tăng Trong thí nghiệm ảnh hưởng kẽm đến sinh trưởng nghệ, tiêu sinh trưởng (diện tích lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô) tăng, nghiệm thức có bổ sung kẽm Bên cạnh đó, tiêu chất lượng (hàm lượng tinh dầu curcumin tổng số củ) tăng so với nghiệm thức đối chứng Khi diện tích tăng, thân yêu cầu nguồn dinh dưỡng từ nhiều từ rễ Các sản phẩm quang hợp tăng, trình đồng hóa tích lũy hàm lượng tinh dầu curcumin tổng số củ diễn mạnh so với nghiệm thức không bổ sung kẽm (Srivastava et al., 2006) 20 Bảng 3.8: Các tiêu chất lượng củ theo thời gian nồng độ xử lý ZnSO4 đến nghệ C xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016) Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) ZnSO4 (B) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Thời gian xử lý (NST) (A) 60 90 120 158 163 165 170 175 173 175 173 174 171 173 172 184 183 186 184 182 183 174 175 176 ns ** ns 7,06 38,7 39,9 40,6 41,6 42,9 42,3 43,0 42,5 42,7 41,9 42,4 42,2 45,1 44,8 45,6 45,0 44,7 44,8 42,6 42,9 43,0 ns ** ns 12,6 10,23b 10,18b 10,17c 10,98bB 12,33aA 13,10aA 12,30a 12,04a 12,28ab 10,31b 10,51b 10,67c 10,34bB 10,72bAB 11,26bcA 10,75b 10,93b 10,79c 10,82 11,12 11,38 ** ** * 4,58 3,78 3,71 3,82 5,27 5,28 5,96 5,18 4,94 5,71 3,91 4,38 5,31 4,22 4,63 4,96 4,63 4,89 4,82 B B 4,52 4,64 5,11A * ** ns 6,78 TB (B) 162b 173ab 174ab 172ab 184a 183a 39,8c 42,3b 42,7c 42,2ab 45,1ab 44,9a 10,19 12,14 12,21 10,50 10,77 10,82 3,77c 5,50a 5,28a 4,53b 4,61b 4,78b Ghi chú: Trong cột (chữ thường) hang (chữ in), số có chữ theo sau giống khác biệt không ý nghĩa; * **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa 3.2.5 Ảnh hưởng Borax đến nghệ C xanthorrhiza Bảng 3.9 cho thấy khối lượng củ tươi củ khô theo thời gian xử lý Borax khác biệt không ý nghĩa thống kê Khối lượng củ tươi củ khô theo mức độ xử lý Borax khác biệt mức ý nghĩa 1% 21 Bảng 3.9: Các tiêu chất lượng củ theo thời gian nồng độ xử lý Borax đến nghệ C xanthorrhiza (Phong Điền, Cần Thơ, 2015-2016) Chỉ tiêu Khối lượng củ tươi/bụi (g) Khối lượng củ khô/bụi (g) Hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô (%) Năng suất curcumin/khối lượng củ khô (g) Mức độ Borax (B) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Đối chứng Phun 0,5% Phun 1,0% Bón 10 kg/ha Bón 20 kg/ha Bón 30 kg/ha Trung bình Mức ý nghĩa (A) Mức ý nghĩa (B) Mức ý nghĩa (AxB) CV (%) Thời gian xử lý (NST) (A) 60 90 120 155 157 153 167 174 174 168 177 174 177 180 188 195 182 185 198 182 187 177 175 177 ns * ns 12,6 38,0 38,5 37,6 40,8 42,7 42,6 41,2 43,3 42,6 43,3 44,1 46,0 47,7 44,5 45,4 48,6 44,4 45,7 43,3 42,9 43,3 ns ** ns 9,87 b b 10,26 10,18 10,28c 10,78bB 12,10aA 12,87aA 11,97a 11,80a 11,80b 10,10b 10,29b 10,43c 10,17b 10,39b 11,04c 10,70b 10,42b 10,63c 10,66 10,86 11,17 ** ** ** 3,64 3,89 3,92 4,04 4,87 4,97 5,69 4,91 5,07 5,65 3,74 4,22 4,90 4,86 4,93 5,40 4,90 4,96 5,32 4,53B 4,68 B 5,16A ** ** ns 6,60 TB (B) 155b 172ab 173ab 181a 187a 189a 38,0b 42,0ab 42,4ab 44,5a 45,9a 46,3a 10,24 11,91 11,85 10,27 10,53 10,58 3,95c 5,17a 5,21a 4,28b 5,07a 5,06a Ghi chú: Trong cột (chữ thường) hang (chữ in), số có chữ theo sau giống khác biệt khơng ý nghĩa; * **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa Khối lượng củ tươi củ khô đạt cao nghiệm thức có xử lý Borax Kết cho thấy khơng có tương tác thời gian với mức độ xử lý Borax lên khối lượng củ tươi củ khô Kết 22 Bảng 3.9 cho thấy có tương tác thời gian với mức độ xử lý Borax lên hàm lượng curcumin/khối lượng củ khơ, tổ hợp nghiệm thức khác biệt có ý nghĩa mức 1% Điều chứng tỏ ảnh hưởng mức độ xử lý Borax thay đổi theo thời gian áp dụng ngược lại Tổ hợp nghiệm thức phun Borax 0,5% 120 NST có hàm lượng curcumin/khối lượng củ khô cao (12,87%) Thời gian nồng độ xử lý Borax lên suất curcumin/khối lượng củ khơ có khác biệt thống kê mức ý nghĩa 1% Thời điểm 120 NST cho suất curcumin cao (5,16 g); phun Borax 0,5; 1%, bón Borax 20; 30 kg/ha cho suất curcumin cao (lần lượt 5,17; 5,21; 5,07 5,06 g) (Bảng 3.9) Kết cho thấy khơng có tương tác thời gian với mức độ xử lý Borax lên suất curcumin/khối lượng củ khô Dirceu (2006) cho bón boron vào đất, hấp thu khoảng 60-65%, phun qua hấp thu 10-20% Bón boron 10 kg/ha giúp tăng suất gừng (Singh et al., 2007 2009), bón boron 25 kg/ha giúp tăng suất nghệ (Datta et al., 2017) Bên cạnh đó, boron tham gia vào việc vận chuyển đường, thiếu hụt boron làm thay đổi chuyển hoá CO2 quang hợp thành chất chuyển hóa sơ cấp, điều có liên quan đến tích tụ curcumin tinh dầu củ nghệ C domestica (Dixit et al., 2002) Như vậy, phun Borax 0,5% thời điểm 120 NST góp phần làm tăng hàm lượng suất curcumin củ nghệ 3.2.6 Ảnh hưởng phân bón nghệ C xanthorrhiza 3.2.6.1 Hàm lượng enzyme PAL nghệ Phun loại phân bón lá, hàm lượng enzyme PAL nghệ C xanthorhiza có xu hướng tăng dần từ 120 đến 150 NST giảm 180 NST Tại thời điểm 120 NST, hàm lượng enzyme PAL nghiệm thức khác biệt không ý nghĩa, thời điểm 150 180 NST khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 1% Tại thời điểm 150 NST, hàm lượng enzyme PAL cao nghiệm thức phun FeSO4 0,5% (3580 µM/mg/phút), phun SA 100 ppm, Phe 100 ppm, Borax 0,5%, ZnSO4 0,5% (lần lượt 3388, 3312, 3043 2855 µM/mg/phút); thấp đối chứng khơng phun (1814 µM/mg/phút) Tại thời điểm 180 NST, hàm lượng enzyme PAL cao nghiệm thức phun Borax 0,5%; SA 100 ppm (1536; 1527 µM/mg/phút), phun FeSO4 0,5%; Phe 100 ppm (1511; 1502 µM/mg/phút), phun ZnSO4 0,5% (1447 µM/mg/phút); thấp đối chứng khơng phun (1234 µM/mg/phút) (Hình 3.4) 23 µM Trans-cinnamic acid/mg Protein/phút 4000 120NST 150NST 180NST 3000 2000 1000 Phe ( SA FeS ZnS Bor Đ ối ax (100 O4 O4 ch ứ 100 0,5% 0,5% ,5% ng ppm ppm ) ) Hình 3.4: Hàm lượng enzyme PAL nghệ C xanthorhiza phun phân bón khác theo thời gian sinh trưởng (Bình Thủy, Cần Thơ, 2017-2018) 3.2.6.2 Hàm lượng suất curcumin nghệ C xanthorrhiza Hàm lượng curcumin nghiệm thức phun loại phân bón khác biệt có ý nghĩa mức 1% Hàm lượng curcumin cao phun Phe 100 ppm FeSO4 0,5% (14,73; 14,72%), SA 100 ppm Borax 0,5% (14,24; 14,29%), phun (13,76%); thấp nghiệm thức không phun (10,61%) (Bảng 3.10) Bảng 3.10: Hàm lượng suất curcumin/khối lượng khô nghệ C xanthorhiza phun phân bón khác theo thời gian sinh trưởng (Bình Thủy, Cần Thơ, 2017-2018) Hàm lượng curcumin/ Năng suất curcumin/ khối khối lượng củ khơ lượng củ khơ (%) (g/bụi) (•) (•) Phe (100 ppm) 14,7a 1,39 17,2a 2,50 SA (100 ppm) 14,2b 1,34 15,1b 2,20 FeSO4 0,5% 14,7a 1,39 17,0a 2,48 ZnSO4 0,5% 13,8c 1,30 10,2c 1,49 Borax 0,5% 14,3b 1,35 15,2b 2,22 d d Đối chứng 10,6 6,86 Trung bình 13,7 13,6 Mức ý nghĩa ** ** CV (%) 4,04 9,0 Ghi chú: (•): tăng so với đối chứng (lần); Trong cột chữ theo sau giống khác biệt không ý nghĩa; **: khác biệt mức ý nghĩa 1%; ns: khác biệt không ý nghĩa Nghiệm thức Tương tự, suất curcumin nghiệm thức phun loại phân bón khác biệt có ý nghĩa mức 1% Năng suất curcumin cao phun Phe 100 ppm (17,2 g/bụi), khác biệt không ý nghĩa so với phun FeSO4 0,5% (17,0 g/bụi) Năng suất curcumin nghiệm thức phun SA 100 ppm khác biệt không ý nghĩa so với nghiệm thức 24 phun Borax 0,5% (56,0 g); nghiệm thức phun Borax 0,5% thấp nghiệm thức không phun (6,86 g/bụi) (Bảng 3.10) Kết thí nghiệm cho thấy phun Phe/SA 100 ppm phun FeSO4/Borax 0,5% có liên quan đến hoạt tính enzyme PAL nghệ Enzyme PAL enzyme khởi đầu sinh tổng hợp curcumin (Neema, 2005) Trong nghệ, hàm lượng curcumin tổng hợp bắt đầu giai đoạn 100 NST; với trưởng thành, hàm lượng curcumin giảm củ tăng Sự sinh tổng hợp curcumin sau chuyển xuống củ (Ravindran et al., 2007) Curcumin, hợp chất phenolic, sản phẩm tạo từ đường phenyl propanoid Con đường sinh tổng hợp curcumin Phe, tiền chất đường sinh tổng hợp flavonoid Enzyme PAL enzyme xúc tác trình tổng hợp chất phenolic Khi tăng hoạt tính enzyme PAL thúc đẩy trình đường phenylpropanoid (bao gồm phenol flavonoid) Wada et al (2010), điều kiện stress, SA nội sinh hoạt tính enzyme PAL tăng Mitra (2015) cho sắt vi lượng cần thiết cho trao đổi chất, tổng hợp trì diệp lục tố trồng Hầu hết enzyme chứa Fe tham gia vào phản ứng oxy hóa hơ hấp quang hợp (Naeem et al., 2017) Fe Zn liệt kê danh sách chất không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người (JETRO, 2011) Hàm lượng Fe, Zn B củ C zedoaria 348, 108 166 ppm (Tanzima et al., 2011) Hàm lượng Fe Zn củ nghệ 53,6 17,3 mg/kg (Andriamisetra, 2014); C longa 10,3 9,1 mg/kg (Francisconi et al., 2013); 327 15,8 mg/kg (Silva et al., 2016); C pseudomontana J Graham 314,89 121,1 ppm (Hiremath and Kaliwal, 2014) Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 KẾT LUẬN Phân tích mối quan hệ di truyền dựa vào đặc điểm hình thái chia 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội thành nhóm với hệ số tương đồng trung bình 0,68 Nhóm I gồm mẫu giống thuộc lồi C zedoaria; nhóm II gồm mẫu giống, thuộc lồi C aeruginosa; nhóm III gồm 24 mẫu giống, thuộc lồi C xanthorrhiza, C longa C mangga Đã chọn mẫu giống nghệ C.34 có hàm lượng suất curcumin/khối lượng củ khô cao (12,2%; 11,6 g) Mẫu giống C.34 có gân màu xanh; thịt củ màu vàng 25 cam/vàng cam đậm, mùi nghệ, đắng the; bắc phía màu xanh nhạt/hồng nhạt/trắng; thuộc loài Curcuma xanthorrhiza Các tiêu khối lượng củ tươi củ khô/bụi; hàm lượng suất curcumin/khối lượng củ khơ có tương quan thuận chặt với (lần lượt r=0,96** r=0,90**) Hai mô hình hồi quy sử dụng khối lượng củ tươi dự đốn khối lượng củ khơ/bụi; sử dụng hàm lượng curcumin dự đoán suất curcumin/khối lượng củ khơ Qua đó, giải thích 87% khác biệt khối lượng củ khô/bụi 86% khác biệt suất curcumin/khối lượng củ khô giống Dựa vào đặc điểm hình thái giải thích biến động hàm lượng suất curcumin/khối lượng củ khô 34 mẫu giống nghệ địa phương nhập nội Phân tích mối quan hệ di truyền dựa vào dấu phân tử RAPD, ISSR kết hợp RAPD + ISSR chia 34 mẫu giống nghệ thành nhóm chính, với hệ số tương đồng trung bình 0,71 Phân nhóm dựa vào đặc điểm hình thái so với dấu thị phân tử RAPD kết giống (23/34 mẫu giống), so với ISSR (17/34 mẫu giống) so với kết hợp RAPD + ISSR (18/34 mẫu giống) Phun lên nghệ Curcuma xanthorrhiza chất Phe, SA 100 ppm, FeSO4, ZnSO4, Borax 0,5% thời điểm 120 ngày sau trồng làm gia tăng hàm lượng suất curcumin khối lượng củ khô Phun Phe 100 ppm FeSO4 0,5% lên nghệ Curcuma xanthorrhiza làm gia tăng khối lượng củ tươi (1,63; 1,72 lần); khối lượng củ khô (1,80; 1,78 lần); hàm lượng curcumin (đều 1,39 lần) suất curcumin/khối lượng củ khô (2,50; 2,48 lần) so với không phun 4.2 ĐỀ XUẤT Cần tiến hành lặp lại thí nghiệm trồng giống nghệ C.34 thuộc loài Curcuma xanthorrhiza địa điểm khác kết hợp phân tích tiêu sinh trưởng, hàm lượng suất curcumin nghệ 1-2 năm liên tiếp để tăng tính thuyết phục tính ổn định kết thí nghiệm Nên sử dụng phương pháp giải trình vùng gen ITS hay số gen đặc trưng nằm ty thể như: Cytb vùng kiểm soát (control region); gen nằm lục lạp như: matK, rcbL, atpβ, ndnF cho nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực Công nghệ sinh học để phân loại giống/loài nghệ 26 ... chọn giống tác động hóa chất gia tăng suất hàm lượng curcumin thành phố Cần Thơ năm 2014-2018 1.4 Nội dung luận án * Nội dung 1: Đánh giá giống nghệ có hàm lượng suất curcumin cao + Thu thập 34 giống. .. thấp, suất curcumin phụ thuộc vào hàm lượng curcumin; nhóm giống có hàm lượng curcumin trung bình, suất curcumin phụ thuộc hai Hơn nữa, nhóm giống có sinh khối thấp hàm lượng curcumin cao thịt... Năng suất curcumin theo thời gian xử lý SA khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% Năng suất curcumin nghiệm thức xử lý SA cao nghiệm thức đối chứng (4,60 g) Năng suất curcumin theo nồng độ xử lý