Chỉ có những loài có khả năng tạo củ mới tạo củ đƣợc và có rất nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo củ. Ngoài các yếu tố môi trƣờng thì kiểu gene, tuổi sinh lý và tình trạng của cây cũng gây ra sự khác nhau đáng kể (Stephen, 1999).
Yếu tố môi trường
A. Cƣờng độ ánh sáng
Thông thƣờng, cƣờng độ ánh sáng cao sẽ giúp cây quang hợp mạnh, tạo nên nhiều sản phẩm biến dƣỡng di chuyển về các cơ quan dự trữ của cây (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4]. Tuy nhiên, mỗi loài thực vật đều có ngƣỡng ánh sáng riêng, nếu vƣợt quá ngƣỡng này, không những cây không phát triển mà có khả năng quá trình quang
hợp bị ức chế, vì vậy mà khả năng sinh củ giảm (Bùi Trang Việt, 2000; Nguyễn Du Sanh, 1998) [6], [4]. Khi củ bị phơi trực tiếp ngoài ánh sáng, một số loài cây tạo củ cũng ngừng quá trình tăng trƣởng củ do tinh bột dự trữ trong phần nhu mô giảm, số lƣợng tế bào hóa mộc gia tăng (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
B. Quang kì
Những nghiên cứu đầu tiên trong sự tạo củ đã chứng minh rằng sự hình thành củ đƣợc kích thích bởi điều kiện ngày ngắn. Thời gian chiếu sáng dài có thể gây ức chế sự hình thành, phát triển của củ, các tia củ dƣới mặt đất vì không phình to thành củ đƣợc nên sinh trƣởng tiếp tục hình thành chồi đâm lên trên mặt đất (gọi là sự sinh trƣởng lần thứ 2), (Vũ Văn Vụ, 2003) [5].
C. Nhiệt độ
Nhiệt độ thấp đƣợc xem là yếu tố điều khiển sự tạo củ trong điều kiện quang kì ngày ngắn. Nhiệt độ lý tƣởng cho sự tạo củ là 15 – 18oC . Nhiệt độ về đêm rất quan trọng đối với việc hình thành củ vì có ảnh hƣởng sự tích lũy carbohydrate (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
D. Độ ẩm
Đối với thực vật tạo củ, nƣớc rất cần cho quá trình hình thành củ. Trong điều kiện nƣớc bị hạn chế thì tƣợng tầng hoạt động kém, khả năng phân chia của tƣợng tầng giảm. Khi thiếu nƣớc, quá trình quang hợp của thực vật bị ức chế dẫn đến việc cản trở tổng hợp và tich lũy các chất đồng hóa, hạn chế sự phình to củ. Tuy nhiên, thực vật tạo củ chịu úng kém (trừ các loài sen, súng…). Khi bị úng, chất dự trữ trong củ (chủ yếu là carbohydrate) bị thủy phân nhanh, thu hút các vi sinh vật tấn công gây hại củ (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
E. Giá thể
Cây tạo củ cần một loại giá thể tơi xốp, thấm nƣớc nhanh, giàu dinh dƣỡng và giữ ẩm tốt. Đất tƣơi xốp giúp tƣợng tầng dễ hoạt động phân chia tế bào tốt hơn đất kết quá chặt. Các loại đất sét, đất pha sét, đất giữ nƣớc làm giảm oxy trong đất. Do đó ngăn cản sự tạo củ (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
Các loại chất đông môi trƣờng đƣợc sử dụng trong phòng thí nghiệm cũng đƣợc xem là giá thể cho sự phát triển của cây.
Loại agar đƣợc dùng phổ biến hiện nay trong nuôi cấy in vitro là dạng agar
Agar làm đông môi trƣờng bằng các liên kết chéo [45]. Hoạt động của agar là tạo những lỗ hỏng để giữ các phân tử trong môi trƣờng. Tuy nhiên, nếu nhƣ sử dụng agar không tinh sạch thì sẽ làm môi trƣờng bị đục màu do các tạp chất gây nên. Agar có thể gây ra những tác động sinh lý lên mô thực vật (Dƣơng Công Kiên, 2003) [7].
Yếu tố hormone
Sự hình thành củ đƣợc điều chỉnh bằng sự cân bằng hormone trong cơ thể. Vai trò của các phytohormone lên quá trình này nhƣ sau:
Auxin kích thích sự hình thành rễ. Chúng đƣợc sản sinh ở chồi ngọn và lá non, vận chuyển hƣớng gốc và kích thích sự hình thành rễ do nó kích thích phân chia tƣợng tầng, giúp sự phân hóa mô dẫn (libe và mạch mộc) nhƣng ức chế sự hình thành củ (Nguyễn Du Sanh, 1998; Vũ Văn Vụ, 2003) [4; 5].
Gibberellin đƣợc tổng hợp trong lá và vận chuyển không phân cực. Nó kích thích sự sinh trƣởng của tia củ và kích thích sự phình to của củ.
Abscisic acid (ABA): là chất ức chế sinh trƣởng của rễ và chồi, nó đƣợc hình thành trong lá, ức chế sự hình thành của tia củ và kích thích sự phình to của củ. ABA tác động lên quá trình tạo củ là do tác dụng kích thích hấp thu sucrose trong các tế bào, làm tăng áp suất thẩm thấu (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
Cytokinin là chất cảm ứng sự hình thành chồi. Chúng đƣợc hình thành trong rễ, kích thích sự hình thành tia củ và sự phình to của củ.
Nguồn khoáng
Các chất khoáng N, P, K cần thiết cho quá trình tạo củ do chúng tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp trong quá trình đồng hóa và là thành phần của các hợp chất hữu cơ, các enzyme…
Nitrogen (N) là nguyên tố cần thiết cho sự tăng trƣởng các cơ quan sinh dƣỡng nhƣ thân, lá. Khi thiếu N, lá sẽ chuyển sang màu vàng nhạt, thân cây thấp. Trong giai đoạn tạo củ, không cung cấp N thƣờng xuyên, sự tạo củ xảy ra chậm. N trực tiếp tác động lên sự phát triển của cơ quan sinh dƣỡng là nơi xảy ra quá trình đồng hóa tạo các chất dự trữ. Nhƣng hàm lƣợng N cao sẽ kích thích phát triển cơ quan sinh dƣỡng và làm giảm lƣợng tinh bột dự trữ do có sự cạnh tranh giữa cơ quan tích trữ và nguồn cung cấp chất dự trữ (Nguyễn Du Sanh, 1998) [4].
N tồn tại trong tế bào thực vật chủ yếu là ở dạng amin và các dạng khử NH2+. Vì vậy cần phải có quá trình amin hóa để chuyển N ở dạng NO3- sang dạng N khử dễ sử dụng.
Quá trình amin hóa đƣợc tóm tắt nhƣ sau: NO3- → NO2- → NH4+
Các enzyme tham gia quá trình này là: nitrate reductase, nitrit reductase, hiponitrit reductase và hidroxylamin reductase. Các enzyme này thuộc dạng các flavoprotein và có sự tham gia hoạt hóa của các chất vi lƣợng nhƣ Mo, Cu, Mn, Mg (Vũ Văn Vụ, 2003) [5]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
N tồn tại ở dạng NH4+
có thể chuyển hóa tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất và là thành phần cấu tạo nên những hợp chất hữu cơ.
Các N hữu cơ có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và giúp thực vật hấp thu các loại muối khoáng.
Postassium (K): K giúp cho cây hấp thu N dễ dàng hơn. K còn giúp vận chuyển nƣớc trong quá trình tạo các bó mạch trong thân và vận chuyển các chất dinh dƣỡng trong cây và đồng thời nó còn giúp cho sự tích trữ chất dinh dƣỡng.
Phosphore (P): P đƣợc cho là nguyên tố điều khiển sự phát triển của rễ, rễ nhánh, tạo hoa, kết hạt và phát triển cơ quan dự trữ. Các loài cây tạo củ có nhu cầu P tƣơng đối cao. P thƣờng tham gia vào quá trình điều hòa năng lƣợng và hoạt hóa sự tổng hợp tinh bột.
Nguồn sucrose
Trong nuôi cấy mô in vitro, thực vật không có khả năng tự dƣỡng do chức năng của lục lạp bị khiếm khuyết. Vì vậy cần bổ sung nguồn C bên ngoài để đáp ứng nhu cầu phát triển của tế bào.
Thông thƣờng sucrose đƣợc sử dụng nhiều nhất trong nuôi cấy mô, vì nó đƣợc sử dụng nhanh hơn và tập trung ở rễ nhiều hơn, cho nên môi trƣờng có chứa sucrose thích hợp sẽ giúp tạo củ tốt hơn.
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung 1: Khảo sát ảnh hưởng của tia gamma và chất điều hòa sinh trưởng BA đến sự biến đổi kiểu hình của cây Gloxinia