Nghiên cứu sự tạo củ in vitro và sinh trưởng ở cây trồng từ củ in vitro của một số giống khoai môn sọ

Nhân giống từ củ in vitro có thể cung cấp lượng giống lớn, đồng đều và sạch bệnh cho việc mở rộng diện tích trồng khoai sọ đặc sản, nâng cao hiệu quả kinh tế, phục vụ bảo tồn, phục tráng và cải tiến giống. Trong bài viết này, tác giả báo cáo kết quả bước đầu về khả năng tạo củ khoai môn sọ in vitro ở một số giống khoai môn sọ địa phương quý hiếm ở miền Bắc nước ta.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2011, Vol 56, No 3, pp 3-10 NGHIÊN CỨU SỰ TẠO CỦ IN VITRO VÀ SINH TRƯỞNG Ở CÂY TRỒNG TỪ CỦ IN VITRO CỦA MỘT SỐ GIỐNG KHOAI MÔN SỌ Đặng Thị Thanh Mai(∗) Trường Cao đẳng Sư phạm Bắc Ninh Nguyễn Xuân Viết Trường Đại học Sư phạm Hà Nội (∗) E-mail: cdspmai@gmail.com Mở đầu Khoai mơn sọ lồi trồng có giá trị Nhiều phận sử dụng làm thực phẩm, thuốc chữa bệnh Các nghiên cứu gần cho thấy chất chiết từ hồ bột củ khoai sọ có khả chống tế bào ung thư ruột kết [2] Protein globulin (G1 G2) củ khoai sọ có vai trị quan trọng chế chống côn trùng nấm bệnh [4] Cây khoai mơn sọ số trồng có khả phát triển tốt đất trống đồi trọc Khoai môn sọ trồng từ củ giống, người nơng dân cần lượng củ lớn để làm giống cho vụ sau Hiệu nhân giống từ củ thấp, bảo quản củ giống điều kiện khí hậu nóng ẩm nước ta khó khăn Sử dụng in vitro để trồng cung cấp số lượng lớn, đồng giống bệnh Tuy nhiên, thời gian sinh trưởng thường bị kéo dài theo Zhou CS đề cập đến phương pháp nhân giống khoai môn sọ sử dụng củ in vitro [3] Phương pháp nhân giống kĩ thuật tạo củ in vitro đảm bảo cung cấp giống bệnh, hệ số nhân giống cao hiệu kinh tế cao so với phương pháp khác Ở Việt Nam, khoai môn sọ trồng nhiều vùng khác nhiều giống khoai mơn sọ có chất lượng cao đặc trưng cho địa phương, khoai môn Thơm (Thái Nguyên), khoai môn Thơm (Lạng Sơn), khoai Cụ Cang (Sơn La), khoai Sọ núi (Bắc Giang), [1] Các giống khoai có mùi vị độ dẻo đặc trưng Tuy nhiên, giống khoai mơn sọ nói chung giống khoai đặc sản nói riêng đối mặt với xói mịn di truyền thay đổi cấu trồng, sử dụng rộng rãi giống có suất cao Các giống đặc sản có chất lượng củ cao, chống chịu tốt suất thấp, nguồn củ làm giống cần nhiều khả lưu giữ cung cấp củ giống hạn chế gây khó khăn cho việc mở rộng diện tích phát triển giống khoai sọ chất lượng cao Đặng Thị Thanh Mai Nguyễn Xuân Viết Nhân giống từ củ in vitro cung cấp lượng giống lớn, đồng bệnh cho việc mở rộng diện tích trồng khoai sọ đặc sản, nâng cao hiệu kinh tế, phục vụ bảo tồn, phục tráng cải tiến giống Trong viết này, báo cáo kết bước đầu khả tạo củ khoai môn sọ in vitro số giống khoai môn sọ địa phương quý miền Bắc nước ta Nội dung nghiên cứu 2.1 Đối tượng phương pháp nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Chồi in vitro ba giống khoai sọ đia phương dùng để nghiên cứu tạo củ khoai môn sọ in vitro: khoai môn Thơm (Lạng Sơn), Khoai sọ Tà Xùa (Sơn La), Bảo Yên (Lào Cai) khoai Sáp vàng (Thanh Hóa) * Phương pháp nghiên cứu: Chồi in vitro tạo kĩ thuật nuôi cấy đỉnh chồi môi trường MS (Murashige Skoog, 1962) có bổ sung saccarozơ 3%, - g agar/l, NAA 0,1 mg/l BAP mg/l Các chồi in vitro đạt chiều cao - mm cấy chuyển vào môi trường tạo rễ Các chồi rễ sau cắt bỏ rễ cấy môi trường không bổ sung chất kích thích sinh trưởng Sau khoảng tuần, tiếp tục cấy chuyển sang mơi trường MS có bổ sung đường chất kích thích sinh trưởng nồng độ khác để nghiên cứu cảm ứng hình thành củ chồi cấy Mỗi bình tam giác 250 ml sử dung để cấy - chồi 10 bình cho cơng thức thí nghiệm giống Thí nghiệm lặp lại lần cho cơng thức thí nghiệm Các bình cấy ni phịng vơ trùng nhiệt độ 25 - 27◦ C với 16 chiếu sáng Củ hình thành thu hoạch sau 4, 6, tuần nuôi cấy môi trường cảm ứng tạo củ phân thành nhóm theo khối lượng củ tươi số lượng củ hình thành cụm chồi củ (tỉ lệ nhân củ) Các củ có khối lượng tươi 0,2 g bảo quản tủ lạnh điều kiện nhiệt độ - 10◦ C thời gian - tháng sau trồng nhà lưới có mái che vụ Xuân để theo dõi sinh trưởng mọc từ củ in vitro giai đoạn phát triển đồng ruộng 2.2 2.2.1 Kết thảo luận Cảm ứng tạo củ in vitro * Ảnh hưởng BAP đường đến thời gian hình thành củ Các chồi in vitro đạt kích thước - cm đưa vào môi trường MS không bổ sung chất kích thích sinh trưởng sau tuần cấy vào môi trường cảm ứng tạo củ Môi trường cảm ứng tạo củ in vitro sử dụng thí nghiệm mơi trường MS có bổ sung đường chất kích thích sinh trưởng nồng độ khác Nghiên cứu tạo củ in vitro sinh trưởng trồng từ củ in vitro (Bảng 1) Các kết thí nghiệm cho thấy bị ức chế sinh trưởng chết mơi trường có bổ sung BAP với nồng độ ≥ mg/l đường với nồng độ ≥ 9% tất cơng thức thí nghiệm 100% chồi hình thành củ mơi trường ni cấy có bổ sung BAP mg/l BAP mg/l nồng độ đường từ 5% - 6% Tuy nhiên, chồi sinh trưởng mơi trường MS có bổ sung đường nồng độ 3% (nồng độ dùng nuôi cấy mô) BAP mg/l cần thời gian nuôi cấy dài (6 - 12 tuần), chồi tự tích lũy hình thành củ Bảng Ảnh hưởng BAP đường đến tỉ lệ (%) chồi hình thành củ số giống khoai mơn sọ sau tuần nuôi cấy Đường BAP (mg/l) (C%) Tà Sáp Tà Sáp Tà Sáp Thơm Thơm Thơm Xùa vàng Xùa vàng Xùa vàng Cây chết Cây chết Cây chết 30 30 32 0 Cây phát triển, 70 72 75 62 60 68 khơng hình thành củ 100 100 100 100 100 Cây không phát triển 100 100 100 100 100 100 100 72 68 70 30 28 28 52 50 51 0 Cây chết Cây chết Cây chết * Ảnh hưởng BAP nồng độ đường đến tỉ lệ số chồi hình thành củ/cụm chồi (tỉ lệ nhân củ in vitro) sau tuần nuôi cấy Bảng Ảnh hưởng BAP đường đến tỉ lệ nhân chồi củ (số chồi củ/cụm) số giống khoai môn sọ sau tuần nuôi cấy Đường BAP (mg/l) (C%) Thơm Thơm Tà Xùa Sáp vàng Tà Xùa Sáp vàng 1-2 1-2 2-3 0 2-3 2-3 2-3 4-5 3-4 4-5 5-6 5-6 5-6 6-7 6-7 7-8 5-6 5-6 5-6 6-7 6-7 7-8 3-4 3-4 3-4 4-5 4-5 4-5 3-4 3-4 3-4 Cây chết Đặng Thị Thanh Mai Nguyễn Xuân Viết Các củ in vitro thu hoạch thời điểm 4, 6, tuần sau cấy môi trường tạo củ Sau tuần, tỉ lệ nhân chồi củ giống đạt cao, từ - củ/cụm chồi củ Đặc biệt, tỉ lệ nhân củ cao sử dụng mơi trường ni cấy có bổ sung BAP mg/l đường với nồng độ từ 5% - 6% Ở mơi trường có bổ sung đường nồng độ 3%, BAP mg/l sau - 12 tuần nuôi cấy, tự tích lũy hình thành củ, trung bình - củ/cụm chồi * Ảnh hưởng BAP nồng độ đường đến khối lượng củ tươi thu hoạch sau tuần nuôi cấy Các củ thu hoạch sau tuần nuôi cấy cân khối lượng phân nhóm theo khối lượng củ Mơi trường MS bổ sung BAP mg/l có khối lượng củ tươi cao so với củ tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l Hình Một số ảnh củ in vitro tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l Nghiên cứu tạo củ in vitro sinh trưởng trồng từ củ in vitro Bảng Ảnh hưởng BAP đường đến khối lượng củ tươi số giống khoai Môn sọ sau tuần nuôi cấy Đường BAP mg/l BAP mg/l (C%) Tà Xùa Môn thơm Sáp vàng Tà Xùa Môn thơm Sáp vàng a b a b a b a b a b a b 0,25 0,2 0,24 0,21 0,22 0,2 1,2 0,25 1,0 0,23 1,0 0,25 0,25 0,22 0,23 0,22 0,26 0,24 0,3 0,28 0,29 0,26 0,28 0,25 0,31 0,22 0,26 0,25 0,28 0,25 0,3 0,27 0,29 0,25 0,28 0,24 0,3 0,23 0,28 0,25 0,29 0,25 0,35 0,28 0,35 0,27 0,32 0,30 0,28 0,25 0,28 0,24 0,3 0,25 0,4 0,3 0,35 0,28 0,35 0,30 (Ghi chú: a khối lượng củ tươi lớn nhất; b khối lượng củ tươi trung bình cho cơng thức thí nghiệm) Hình Một số ảnh củ in vitro tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l Đặng Thị Thanh Mai Nguyễn Xuân Viết * Ảnh hưởng BAP nồng độ đường đến hình thái củ cụm chồi củ sau tuần nuôi cấy Nồng độ BAP đường ảnh hưởng đến hình thái củ cụm chồi củ hình thành Về hình thái củ, cơng thức có bổ sung nồng độ BAP khác nhau, củ hình thành có hình thái khác Có thể chia thành nhóm tạo củ in vitro khác nhau: nhóm tạo củ, có phần lá, thân phát triển mặt thạch (khi bổ sung BAP mg/l) nhóm tạo củ có phần khơng phát triển mặt thạch (khi bổ sung BAP mg/l) Hình Một số ảnh cụm chồi củ in vitro tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l BAP mg/l 2.2.2 Sinh trưởng mọc từ củ in vitro Tất củ in vitro có khối lượng lớn 0,2 g thu hoạch tính tỉ lệ nảy mầm Các củ thu hoạch bảo quản lọ thủy tinh kín, nhiệt độ 4◦ C đem trồng ngồi mơi trường đất sau tháng tháng Theo dõi sinh trưởng củ in vitro cho thấy tỉ lệ nảy mầm củ in vitro đạt 99 - 100% Nghiên cứu tạo củ in vitro sinh trưởng trồng từ củ in vitro Hình Một số hình ảnh sinh trưởng từ củ in vitro sau tháng bảo quản nhiệt độ 4◦ C Kết luận Các chồi in vitro giống khoai sọ nghiên cứu tạo củ in vitro nuôi cấy mơi trường MS có bổ sung BAP - mg/l, saccarozơ 5% - 6%, pH từ 5,7 - với thời gian chiếu sáng 16 giờ/ngày, nhiệt độ 25 - 27◦ C Môi trường MS bổ sung saccarosơ 4% BAP mg/l cho khối lượng củ tươi lớn Tỉ lệ nhân chồi lớn sử dụng môi trường MS bổ sung đường 6% BAP mg/l Các củ in vitro có khối lượng ≥ 0,2 g bảo quản nhiệt độ 4◦ C sau đến tháng nảy mầm thành (đạt 99%) biểu sinh trưởng tốt điều kiện nhà lưới Đặng Thị Thanh Mai Nguyễn Xuân Viết Việc tạo củ in vitro khoai môn sọ mở hướng khả thi hiệu cho việc nhân giống giống khoai môn sọ quý cần bảo tồn, phục tráng giống, giống khoai môn Thơm (Lạng Sơn), Tà Xùa (Sơn La), Bảo Yên (Lào Cai), Sáp vàng (Thanh Hóa) Từ khóa: Giống khoai sọ, chồi in vitro, tạo củ in vitro, môi trường MS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Danh mục nguồn gen trồng quý cấn bảo tồn ban hành kèm theo Quyết định số 80/2005/QĐ-BNN, ngày 05 tháng 12 năm 2005 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn [2] Brown, A C et al., 2005 The Anti-Cancer Effects of Poi (Colocasia esculenta) on Colonic denocarcinoma Cells In Vitro Phytother Res 19, pp 767-771 [3] Su P.Zhou, Ye K He & Shi J Li, 1999 Induction and characterization of in vitro corm of diploid - taro Plant cell, Tissue and Organ Culture 57, pp 173-178 [4] Yang, A H and K W Yeh, 2005 Molecular cloning, recombinant gene expression, and antifungal activity of cystatin from taro (Colocasia esculenta cv Kaosiung) Planta No 1, 221, pp 493-501 ABSTRACT Study in vitro corm induction and plant growth from in vitro corm of some taro strains In this study, three Taro strains investigated are Thom (Lang Son), Ta Xua (Son La), Bao Yen (Lao Cai), Sap vang (Thanh Hoa) When in vitro plantlets were cultured in Murashige and Skoog liquid medium supplemented with 3% - 8% sucrose and 0.5 - mg/L BAP, pH from 5.7 to 6, all of the stem explants formed corm Medium supplemented mg/L BAP increased corm formation, whereas mg/L BAP or 9% sucrose inhibited corm development In vitro corms with an average fresh weight over 0.2 g were stored at 4◦ C and transplanted directly into soil after the period time of - months 99 - 100% in vitro corms sprouted and nurselings grew well into soil This study indicated a new propagation method for preserving and revigorating the precious Taro strains feasibly and effectively 10 ... sinh trưởng trồng từ củ in vitro Hình Một số hình ảnh sinh trưởng từ củ in vitro sau tháng bảo quản nhiệt độ 4◦ C Kết luận Các chồi in vitro giống khoai sọ nghiên cứu tạo củ in vitro nuôi cấy môi... khối lượng củ tươi cao so với củ tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l Hình Một số ảnh củ in vitro tạo môi trường MS bổ sung BAP mg/l Nghiên cứu tạo củ in vitro sinh trưởng trồng từ củ in vitro Bảng... tinh kín, nhiệt độ 4◦ C đem trồng ngồi mơi trường đất sau tháng tháng Theo dõi sinh trưởng củ in vitro cho thấy tỉ lệ nảy mầm củ in vitro đạt 99 - 100% Nghiên cứu tạo củ in vitro sinh trưởng trồng