Nghiên cứu khả năng nhân chồi trong nuôi cấy invitro cây khoai mán vàng (Colocasia esculenta sp.) của huyện Cẩm Thủy, Thanh Hóa

Bài viết nghiên cứu khả năng nhân chồi trong nuôi cấy invitro cây khoai mán vàng (Colocasia esculenta sp.) của huyện Cẩm Thủy, Thanh Hóa; phát triển thành cây hàng hóa có giá trị cho địa phương.

TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 NGHIÊN CƢ́U KHẢ NĂNG NHÂN CHỒI TRONG NUÔI CẤY INVITRO CÂY KHOAI MÁN VÀNG (Colocasia esculenta sp.) CỦA HUYỆN CẨM THỦY, THANH HÓA Nguyễn Thị Minh Hồng1 TÓM TẮT Khoai mán vàng (Colocasia esculenta sp) trồng phổ biến Châu Á Thái Bình Dương, đặc biệt thích hợp với vùng nhiệt đới ẩm Hiện nay, huyện Cẩm Thủy, tỉnh Thanh Hóa người dân có giống khoai mán vàng xem sản phẩm đặc sản địa phương có nguy bị thối hóa nguồn gen dễ bị nhiễm bệnh, khó giữ giống, nhân giống kỹ thuật thơng thường Để phát triển thành hàng hóa có giá trị cho địa phương cần có can thiệp nhân giống kỹ thuật nuôi cấy in vitro Kết nghiên cứu cho thấy: nuôi cấy môi trường MS + 0.03mg/l TDZ khoai mán vàng có chồi mập, to, xanh đậm, hệ số nhân chồi cao là 4.06 chồi/cây Từ khoá: khoai mán vàng, invitro, nhân nhanh, môi trường ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai mán vàng loại có củ đƣợc trồng nhiều vùng đất khác nhƣ: Sơn La, Cao Bằng, Hịa Bình, Quảng Ninh Quảng Trị… trở thành đặc sản quý với nhiều giống tiếng nhƣ khoai môn Lệ Phố, khoai sọ Thuận Châu, khoai môn Tàu Bắc Kạn, khoai mán … [1] Tuy nhiên, chƣa có tỉnh trồng khoai mán đại trà với quy mô sản xuất lớn bởi vì giống khoai mán vàng địa phƣơng cho suất không cao, thời gian sinh trƣởng dài, dễ bị sâu bệnh hại, thời gian ngủ nghỉ ngắn, khó để giống, hệ số nhân giống thấp Hiện nay, huyện Cẩm Thủy , tỉnh Thanh Hóa ngƣời dân trờng giống khoai mán vàng thuộc họ khoai mơn nhóm 2: Colocasia esculenta (L.) Schott Loài Việt Nam thƣờng gọi khoai môn, khoai sọ… đƣợc xem đặc sản địa phƣơng loại khoai cho củ chất lƣợng thơm ngon, bổ có màu vàng nghệ, củ to có nhiều củ xung quanh, ăn có mùi vị đặc biệt, nhờ đã làm nên đặc sắc loại khoai Tuy nhiên, ngƣời dân gặp phải khó khăn củ khoai mán vàng có nguy thối hóa nguồn gen sau thu hoạch khó bảo quản nhanh bị thối nhũn, bị hà Điều ảnh hƣởng lớn đến khả nhân giống giữ giống của ngƣời dân Vì vậy, để góp phần nhân nhanh giống khoai mán vàng bệnh, bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền đa dạng khoai mán vàng, đồng thời phát triển chúng thành hàng hóa có giá trị khơng hụn Cẩm Thủy mà hƣớng phát triển các vùng lân cận , đã tiến hành nghiên cƣ́u khả nhân chồi nuôi cấy invitro khoai mán vàng của huyện Cẩm Thuỷ, Thanh Hóa ThS Khoa NLNN, trường Đại học Hồng Đức 33 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu Chồi khoai mán vàng sạch bệnh 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu - Mẫu sạch bệnh đƣợc nuôi cấy môi trƣờng bản Musahige and Skoog , 1962 [3] có 3% đƣờng và 0.8% agar có bổ sung chất điều tiết sinh trƣởng - Các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 25 – 27oC, cƣờng độ ánh sáng 2000 – 3000 lux và thời gian chiếu sáng 10 giờ/ngày - Mỗi công thƣ́c môi trƣờng nuôi cấy đều đƣợc thƣ̣c hiện với số mẫu tối thiểu là 15 Kết thí nghiệm đƣợc xử lý để tính giá trị trung bình phân tích LSD với p < 0.05 CV% với p < bằng phần mềm INRISTAT * Các thí nghiệm ni cấy invitro Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng tổ hợp BAP αNAA đến khả nhân chồi CT I : ( ĐC) MS CT II: MS + 0,5 mg αNAA /l+ mg BAP /l CT III: MS + 0,5 mg αNAA /l + mg BAP /l CT IV: MS + 0,5 mg αNAA /l + mg BAP /l CT V : MS + 0,5 mg αNAA /l + mg BAP /l Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ TDZ (Thidiazuron) đến khả nhân chồi CT I : ( ĐC) MS CT II : MS + 0.01 mg TDZ/l CT III: MS + 0.02 mg TDZ /l CT IV: MS + 0.03 mg TDZ /l CT V : MS + 0.04 mg TDZ/l Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ TDZ (Thidiazuron) kết hợp với BAP αNAA đến khả nhân chồi CT I : ( ĐC) MS CT II : MS + 0,5mg αNAA /l + 0.02 mg TDZ/l + mg BAP /l CT III: MS + 0,5mg αNAA /l + 0.02mg TDZ /l + mg BAP /l CT IV: MS + 0,5mg αNAA /l + 0.02 mg TDZ /l + mg BAP /l CT V : MS + 0,5mg αNAA /l + 0.02 mg TDZ/l + mg BAP /l * Các tiêu theo dõi Tổng số mẫu tạo chồi x + Tỷ lệ hình thành chồi ( % ) = 100 Tổng số mẫu đƣa + Hệ số tạo chồi (số chồi/ mẫu ) = Tổng số chồi Tổng số mẫu tạo chồi 34 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 + Chiều cao trung bình (cm) + Số TB chồi (lá/chồi) + Hệ số nhân chồi (lần) = Tổng chiều cao chồi Tổng số chồi theo dõi Tổng chồi Tổng số chồi theo dõi = Tổng số mẫu chồi = Tổng số mẫu đƣa vào KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Với mục đích nhân nhanh chồi khoai mán vàng sau tái sinh, tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Cytokinin (BAP, TDZ), Auxin (IAA, NAA) phối hợp chúng đến nhân nhanh chồi khoai mán vàng sau tái sinh Kết thu đƣợc nhƣ sau: 3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng tổ hợp BAP NAA Bảng 1a: Ảnh hƣởng tổ hợp BAP NAA đến hệ số nhân chồi (sau 4, tuần theo dõi) Chất ĐTST (mg/l) Số Động thái bật chồi sau… (chồi) Hệ số Công mẫu nhân thức BAP tuần tuần tuần NAA cấy chồi I 0 15 15.0 15.0 15.0 1.0 II 0.5 15 16.95 22.05 27.0 1.8 III 0.5 15 28.05 37.95 43.5 2.9 IV 0.5 15 22.95 31.5 39.15 2.6 V 0.5 15 19.95 25.95 37.5 2.5 LSD0.05 0.48 CV% 5.1 - Biểu đồ Ảnh hƣởng nồng độ BAP NAA đến hệ số nhân chồi 35 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 Nhận xét: Trong thí nghiệm này , sau tuần theo dõi chúng nhận thấy sử dụng chất điều hòa sinh trƣởng thƣ̣c vật với nồng độ NAA cố đị nh 0.5mg/l và BAP dao đợng tƣ̀ – mg/l có ảnh hƣởng rõ rệt đến là HSN chời Ở cơng thức có bổ sung NAA BAP cho hệ số nhân chồi cao nhiều so với công thức ĐC HSN chồi đạt cao là 2.9 lần (công thƣ́c III ), sau HSN chời bắt đầu giảm 2.6 lần (công thức IV có 0.5 mg/l NAA + mg/l BAP) giảm xuống 2.5 lần (công thức IV có 0.5 mg/l NAA + mg/l BAP) Bảng 1b Ảnh hƣởng tổ hợp BAP NAA đến chất lƣợng chồi (sau tuần theo dõi) Chất ĐTST (mg/l) Số TB Chiều cao Cơng Hình thái chồi thức TB (cm) BAP (lá/chồi)  NAA I 0 2.1 3.4 Chồi nhỏ, dài, xanh nhạt II 0.5 2.2 3.3 Chồi mập, nhỏ ,xanh đậm III 0.5 Chồi mập, to,xanh đậm 2.4 3.0 IV 0.5 2.3 3.1 Chồi TB, nhỏ,xanh nhạt V 0.5 2.1 3.2 Chồi nhỏ, nhỏ,xanh nhạt LSD0.05 0.37 0.43 CV% 4.6 5.2 Nhận xét: Khi quan sát hình thái chồi nhận thấy tất chồi phát triển xanh có sai khác công thức Khi giữ nguyên nồng độ NAA thay đổi lần lƣợt nồng độ BAP chồi phản ứng hẳn so với công thức ĐC Số TB/chồi cao đạt 2.4 công thức III, thấp 2.1 lá/chồi công thức V Chiều cao TB chồi dao động khoảng từ 3.0 – 3.4 cm Ở công thức IV, V công thức III chất lƣợng chồi tốt: chồi mập, to xanh đậm Vậy nồng độ BAP cao có ảnh hƣởng tốt đến chất lƣợng nhân chồi (ở CT II, CT III) Tuy nhiên, bổ sung vào môi trƣờng nuôi cấy với nồng độ BAP > 2mg/l hì nh thái chồi lại có xu hƣớng xấu đi: chồi nhỏ, nhỏ, xanh nhạt 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng TDZ đến hệ số nhân chồi Bảng 2a Ảnh hƣởng tổ hợp TDZ đến hệ số nhân chồi (sau 4, tuần theo dõi) Động thái bật chồi sau… (chồi) Công thức TDZ(mg/l) Số mẫu cấy Hệ số nhân tuần tuần tuần I 15 15.0 15.0 15.0 1.0 II 0.01 15 26.08 33.0 39.5 2.89 III 0.02 15 29.95 44.08 47.20 3.55 IV 0.03 15 33.1 41.05 50.10 4.06 V 0.04 15 31.5 36.44 45.15 3.63 LSD0.05 0.41 CV% 3.8 Nhận xét: TDZ là một chất điều hòa sinh trƣởng tổng hợp, không là dẫn suất của cytokinin nhƣng có tác dụng nhƣ cytokinin Trong một số thí nghiệm sinh học đƣợc thƣ̣c hiện nhận thấy rằng TDZ 36 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 có tác dụng gấp lần cytokinin Ở nồng độ thấp TDZ cảm ứng tái sinh chồi tr ực tiếp từ mô Ở nồng độ cao , TDZ cảm ƣ́ng hì nh thành mô sẹo và nhƣ̃ng cấu trúc bất thƣờng [4] Trong thí nghiệm này số liệu chúng thu đƣợc cụ thể nhƣ sau: Động thái bật chồi công thức sau tuần có bổ sung TDZ đã nhận thấy chênh lệch rõ Động thái bật chồi từ 15.0 ÷ 50.10 chồi Sau tuần công thức III, IV V có số chồi tăng nhanh Cụ thể: cơng thức III sau IV tuần đạt 29.95 chồi sau tuần đạt 47.20 chồi, công thức IV sau tuần đạt 33.1 chồi sau tuần đạt 50.10 chồi, công thức V sau tuần đạt 31.5 chồi sau tuần đạt 45.15 chồi Trong thí nghiệm , số chồi tăng nhanh công thức IV, hệ số nhân đạt 4.06 chồi/cây , nhƣng tăng nồng độ TDZ lên 0.04mg/l (Công thƣ́c V ở thí nghiệm 2) hệ số nhân chồi có xu hƣớng giảm dần, điều thƣờng gặp số chất điều tiết sinh trƣởng khác nhóm cytokinin lầnlan 4.5 3.5 2.5 HSN 1.5 0.5 I II III IV V CT Biểu đồ Ảnh hƣởng nồng độ TDZ đến hệ số nhân chồi Bảng 2b Ảnh hƣởng TDZ đến chất lƣợng chồi (sau tuần theo dõi) Công TDZ Số TB Chiều cao Chất lƣợng chồi thức (mg/l) (lá/chồi) TB (cm) I 2.1 3.4 Chồi nhỏ, dài, xanh nhạt II 0.01 2.6 3.5 Chồi nhỏ, TB,xanh nhạt III 0.02 2.7 3.2 Chồi TB, TB, xanh nhạt IV 0.03 Chồi mập, to,xanh đậm 2.7 3.3 V 0.04 2.7 2.8 Chồi TB, nhỏ, xanh đậm, nhiều LSD0.05 0.31 0.42 CV% 4.8 5.1 Nhận xét: Theo dõi thí nghiệm cho thấy , bổ sung TDZ vào môi trƣờng nuôi cấy làm cho mẫu phát sinh có khác số /chồi, chiều cao/chồi Số /chồi bổ sung TDZ tăng không rõ rệt : 2.1 - 2.7, nhƣng chiều cao khoai mán vàng thay đổi đáng kể : 2.8 – 3.5 37 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 cm/cây Ở CT IV của thí nghiệm không cho hệ số nhân chồi cao mà chất lƣợng chồi tốt: Chồi mập, to, xanh đậm 3.3 Ảnh hƣởng tổ hợp TDZ, BAP αNAA đến hệ số nhân chồi Bảng 3a Ảnh hƣởng tổ hợp TDZ, BAP tuần theo dõi) Số mẫu Chất ĐTST ( mg/l) cấy CT BAP NAA TDZ I 0 15 αNAA đến hệ số nhân chồi (sau 4, Động thái bật chồi sau… (chồi) tuần tuần tuần 15.0 15.0 15.0 Hệ số nhân 1.0 II 0.5 0.03 1.0 15 25.05 33.0 40.5 2.7 III IV V LSD0.05 CV% 0.5 0.5 0.5 - 0.03 0.03 0.03 - 2.0 3.0 4.0 - 15 15 15 - 28.95 35.1 28.5 - 42.0 45.0 37.95 - 47.25 51.9 48.45 - 3.15 3.46 3.23 0.24 4.7 Biểu đồ Ảnh hƣởng nồng độ TDZ kết hợp với BAP NAA đến hệ số nhân chồi Nhận xét: Động thái bật chồi cơng thức sau tuần có chênh lệch rõ, dao động từ 15.0 chồi đến 35.1 chồi Sau tuần bổ sung tổ hợp  NAA+ BAP + TDZ công thức II, III, IV V (thí nghiệm 3) có số chồi tăng nhanh Cụ thể: công thức II sau tuần đạt 25.05 chồi sau tuần đạt 40.5 chồi, công thức III sau tuần đạt 28.95 chồi sau tuần đạt 47.25 chồi; công thức IV động thái bật chồi mạnh sau tuần đạt 35.1 chồi sau tuần đạt 51.9 chồi; công thức V sau tuần giảm 28.05 chồi sau tuần đạt 48.45 chồi Nhƣ vậy, số chồi tăng nhanh công thức IV Đặc biệt công thức ĐC sau tuần động thái bật chồi không thay đổi (15 chồi) 38 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 Bảng 3b Ảnh hƣởng tổ hợp TDZ, BAP α-NAA đến chất lƣợng chồi (sau tuần theo dõi) Chất ĐTST (mg/l) Chiều Công Số TB cao TB Chất lƣợng chồi thức (lá/chồi) αNAA TDZ BAP (cm) I 0 2.1 3.4 Chồi nhỏ, dài, xanh nhạt II 0.5 0.03 1.0 2.4 3.3 Chồi nhỏ, TB,xanh nhạt III 0.5 0.03 2.0 2.5 3.2 Chồi TB, TB, xanh nhạt IV 0.5 0.03 3.0 Chồi mập, to,xanh đậm 2.6 3.0 Chồi TB, nhỏ, xanh đậm, V 0.5 0.03 4.0 2.7 2.9 nhiều LSD0.05 0.38 0.44 CV% 5.4 6.1 Nhận xét: Trong thí nghiệm sau tuần theo dõi thí nghiệm chúng tơi thấy, bổ sung tổ hợp TDZ, NAA BAP môi trƣờng ni cấy mẫu phát sinh nhiều hình thái khác Số /chồi tăng dần theo nồng độ BAP TDZ ,thấp 2.1 (công thức I) cao 2.7 (công thức IV), chồi mập, to, màu xanh đậm Đối với chiều cao chồi có xu hƣớng giảm dần tăng nông độ BAP TDZ đạt cao công thức I (3.4cm), đạt mức thấp công thức V (2.9cm) Khi tăng nồng độ BAP lên 4.0 mg/l 0.4 mg/l TDZ chất lƣợng chồi giảm xuống: chồi TB, nhỏ, xanh đậm, nhiều KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận - Ở thí nghiệm 1: HSN chồi đạt cao là 2.9 lần; số lá /chồi đạt 2.4; chiều cao/chồi đạt 3.0 cm (công thƣ́c III), chất lƣợng chồi tốt: chồi mập, to xanh đậm - Ở thí nghiệm 2: HSN chồi đạt cao là 4.06 lần; số lá /chồi đạt 2.7; chiều cao/chồi đạt 3.3 cm (công thƣ́c IV), chất lƣợng chồi tốt: chồi mập, to xanh đậm - Ở thí nghiệm 3: HSN chồi đạt cao là 3.56 lần; số lá /chồi đạt 2.6; chiều cao/chồi đạt 3.0 cm (công thƣ́c IV), chất lƣợng chồi tốt: chồi mập, to xanh đậm Vậy công thức IV thí nghiệm 2: MS + 0.03mg/l TDZ công thức cho kết chất lƣợng chồi mập, to, xanh đậm, hệ số nhân chồi cao nhất: 4.06 chồi/cây 4.2 Đề nghị Dựa kết nghiên cứu chúng tơi có đề nghị sau: Tiếp tục nghiên cứu để tìm mơi trƣờng thích hợp tạo củ tạo rễ in vitro Đánh giá sinh trƣởng, phát triển vƣờn ƣơm để thực quy trình nhân nhanh in vitro giống khoai mán vàng 39 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 21 2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] TS Nguyễn Ngọc Huệ PGS.TS Đinh Thế Lộc ,2003 Cây có củ kỹ thuật thâm canh ( khoai môn, sọ) Nhà xuất Lao động xã hội Nguyễn Hồng Minh, 2002 Giáo trình Di truyền học, Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội Nguyễn Quang Thạch cộng sự, 2003 Bài giảng Công nghệ sinh học thực vật, Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội Mai Trần Ngọc Tiếng (2011): Thực vật bậc cao, NXB ĐH Quốc Gia TPHCM “STUDY OF SHOOT MULTIPLICATION THROUGH INVITRO CULTURE OF COLOCASIA ESCULENTA SP IN CAM THUY DISTRICT, THANH HOA PROVINCE" Nguyen Thi Minh Hong ABSTRACT Colocasia esculenta sp is a common plant grow in Asia Pacific region, particularly suitable for humid tropics Currently, in Cam Thuy district, Thanh Hoa province, taro is considered local special product but is at risk of genetic degradation due to susceptible for diseases and difficult to maintain vanity, bred by conventional technique To become valuable commodity crops for local Taro should be bred by invitro cultured techniques The study results showed that when cultured on MS + 0.03mg/l TDZ medium, taro is for shark shoots, large leaves, dark green, the highest multiplier shoot is 4.06 shoot/plant Keywords: Colocasia esculenta sp, in vitro, multiplication, environmental 40 ... lƣợng nhân chồi (ở CT II, CT III) Tuy nhiên, bổ sung vào môi trƣờng nuôi cấy với nồng độ BAP > 2mg/l hì nh thái chồi lại có xu hƣớng xấu đi: chồi nhỏ, nhỏ, xanh nhạt 3.2 Nghiên cứu. .. sinh, tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ Cytokinin (BAP, TDZ), Auxin (IAA, NAA) phối hợp chúng đến nhân nhanh chồi khoai mán vàng sau tái sinh Kết thu đƣợc nhƣ sau: 3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng... kết chất lƣợng chồi mập, to, xanh đậm, hệ số nhân chồi cao nhất: 4.06 chồi /cây 4.2 Đề nghị Dựa kết nghiên cứu chúng tơi có đề nghị sau: Tiếp tục nghiên cứu để tìm mơi trƣờng thích hợp tạo củ tạo