Thực tế trồng cây bằng khí canh là bản vá lỗi của trồng cây bằng thuỷ canh. Vì sao được gọi là bản vá lỗi. Đó là do trồng cây bằng thuỷ canh cũng có những ưu điểm như đối với trồng cây bằng đất như đã nêu ở trên nhưng thuỷ canh lại hay gặp
vấn đề là các loại vi khuẩn gây mầm bệnh ở rễ sẽ dễ lây lan vì toàn bộ phần rễ đều được nhúng thẳng vào chung một bồn chứa. Tạo điều kiện không thể thuận lợi hơn để vi khuẩn gây bệnh lan ra toàn bộ hệ thống.
Khí canh đã giải quyết rất tốt sự lây lan bằng cách phun khí ở dạng sương, vi khuẩn khó có thể tiếp cận nhiều cây một lúc, khi có cây bị bệnh chỉ việc loại bỏ cây bệnh và thay nước ở bồn máy bơm.
CHƢƠNG II – VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Giống sắn phổ biến tại Việt Nam KM94 (tên gốc là KU50) được nhập nội từ CIAT/Thái Lan trong bộ giống khảo nghiệm liên Á năm 1990. Giống KM94 là giống sắn chủ lực của Việt Nam có diện tích thu hoạch năm 2008 chiếm 75,54% tổng diện tích toàn quốc.
2.1.2. Môi trƣờng nuôi cấy và môi trƣờng ra cây bằng khí canh
- MS: Pha theo công thức của Murashige và Skoog, 1962
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của 1L MS Hóa chất Lượng hóa chất 1L MS (g/L) NH4NO3 1,65 KNO3 1,9 MgSO4.H2O 0,37 KH2PO4 0,17 H3BO3 0,0062 MnSO4.H2O 0,02176 ZnSO4.7H2O 0,0086 Na2MO4.2H2O 0,00025 CUSO4.5H2O 0,000025 CoCl2.6H2O 0,000025 KI 0,00075 CaCl2.2H2O 0,45
Hóa chất Lượng hóa chất 1L MS (g/L) Na2EDTA 0,0373 FeSO4.7H2O 0,02785 Thiamin-HCl 0,0005 M-inositol 0,05 Đường 20 AGAR 7 - 4E : ( MS +0,1mg NAA/L + 0,1mg GA3/L) - 17N: ( 1/3MS +0,1mg NAA/L + 0,1mg GA3/L)
- Hydroponic ( Dung dịch thủy canh)
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của 1L Hydroponic ( Dung dịch thủy canh)
Hóa chất
Lượng hóa chất cho 1L – Hydroponic (g/L) NH4NO3 0,4086 K2SO4 1,04 Na2HPO4 0,511 CaCl2.2H2O 1,05 MgSO4.7H2O 2,26 Na2EDTA 0,334 H3Bo3 0,022 MnSO4 0,016 ZnSO4 0,008 CuSO4 0,008 Na2Mo4 0,004
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phƣơng pháp nhân giống in vitro
Xác định vật liệu khởi đầu cho qua trình nhân nhanh in vitro giống sắn
KM94: Cây in vitro có sẵn được bắt đầu đưa vào quy trình nhân. Sau khi cây
con có đủ độ lớn nhất định thì phần chồi đỉnh và chồi nách được cắt chuyển qua môi trường ra rễ, phân chồi đỉnh được cắt từ đỉnh và thêm 2-3 mắt xuống
phía dưới gốc, chồi nách được cắt từng mắt một. Cả phần chồi đỉnh và chồi nách cùng được cấy chuyển vào môi trường 17N. Sau khi các cây từ chồi nách và chồi đỉnh phát sinh thành cây hoàn chỉnh (theo quan sát bằng mắt thường cây có đủ các bộ phận rễ thân lá) sẽ được chuyển ra ngoài vườn ươm. Ở đây sẽ đánh giá sự tạo rễ và sự phát triển của cây. Sự tạo rễ sẽ được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu là phần trăm cây ra rễ và số rễ tạo ra. Sự phát triển của cây sẽ được đánh giá bằng số mắt mới phát sinh.
- Xác định điều kiện chiếu sáng cho quá trình nhân nhanh in vitro giống
sắn KM94: Kiểm tra sự phát sinh của cây trong điều kiện chiếu sáng khác
nhau xem độ sinh trưởng khác nhau như thế nào. Thí nghiệm được tiến hành với một khu vực được chiếu sáng với độ sáng là 10000-11000 Lux và một khu vực có độ sáng là 2000-2200 Lux. Sau đó cây được cấy vào cùng điều kiện môi trường, sau 4 tuần sinh trưởng sẽ đếm số mắt trên 30 cây của mỗi điều kiện chiếu sáng khác nhau. Cách đếm số mắt được đếm ngược từ gốc lên tới đỉnh chồi. Thí nghiệm sẽ được tiếp tục với 30 cây con ở lần thí nghiệm trên để cắt cấy chuyển nhân cây tiếp theo để đánh giá khả năng bật trồi của cây in vitro trong điều kiện sáng khác nhau.
- So sánh hệ số nhân nhanh trong túi nilon và bình thủy tinh của giống
KM94: Cây in vitro sẽ được nuôi cấy trong bình thủy tinh và túi nilon với cùng môi trường nuôi cấy để đánh giá sự sinh trưởng và phát triển. Sự sinh trưởng và phát triển sẽ dựa vào số mắt mới phát sinh.
2.2.2. Phƣơng pháp đƣa cây ra vƣờn ƣơm bằng khí canh
Thiết kế hệ thống khí canh để thích nghi cây non trước khi đưa cây ngoài ra đất Dựa vào sơ đồ nguyên lý của hệ thống khí canh để thiết kế hệ thống thích nghi cây:
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khí canh
Thử với các nồng độ khoáng khác nhau
17N không có thành phần đường và M-inositol. Dung dịch thủy canh.
Thời gian cây non ra rễ trong in vitro cho tỉ lệ sống cao nhất:
Năm tuần sau khi cắt chuyển vào môi trường ra rễ.
Sáu tuần sau khi cắt chuyển vào môi trường ra rễ.
Mỗi quá trình sẽ được làm với 50 cây cho một nồng độ khoáng thử nghiệm lặp lại 3 lần với đối cây đối chứng được ra trong bầu đất giữ ẩm kéo dài thời gian trong 1 tuần, sau đó mở dần dần để cây thích nghi với môi trường ngoài. - Sự phát triển và tỉ lệ cây cây sống thích nghi được ngoài vườn ươm giữa cây ra rễ từ chồi đỉnh và cây ra rễ từ chồi nách. Tỉ lệ cây sống và thích nghi ngoài vườn ươm sẽ được theo dõi ghi lại 7 ngày, 14 ngày.
x là số cây sống của từng thí nghiệm riêng biệt. y là tổng số cây đưa vào từng lần làm thí nghiệm.
Ở đây cây non sẽ đưa ra vườn ươm theo hai cách một là: theo phương pháp ra đất, hai là thích nghi bằng khí canh trước khi trồng ra đất thời gian thích nghi ở khí canh là 7 ngày.
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá chi phí cho việc nhân cây giống sắn
- Từ việc phương pháp nhân cây in vitro ở trên sẽ tính toán hệ số được hệ số nhân cây sau đó đưa vào tính toán chi tiết các chi phí cấu thành giá của một cây in vitro được sản xuất ra:
Với công thức tính tổng số cây nhân của quá trình như sau:
A =
A là tổng số cây nhân trong suốt quá trình.
n là số tháng nhân cây.
x là hệ số nhân cây hiện tại ở phòng tôi đang làm thí nghiệm. Các chi phí để có thể tạo thành một cây nhân in vitro bao gồm:
+ Chi phí hóa chất: Một lít môi trường MS sẽ đổ được 14 bình tam giác, một bình tam giác sẽ cấy 6 mẫu cây.
+ Chi phí công lao động (ở đây tính với định mức công kĩ thuật viện 180.000 VND theo thông tư 55/2017/TT-BTC của bộ tài chính ban hành).
Công chuẩn bị dụng cụ: sẽ được tính bằng 1 ngày lao động chuẩn bị được số bình tam giác có sẵn môi trường để chuyển mẫu chuẩn bị chuyển mẫu cấy.
Công cấy chuyển mẫu: thời gian 1h lao động cấy được số mẫu mới.
Công rửa dọn dụng cụ: thời gian 1 ngày lao động rửa dọn dụng cụ thí nghiệm.
+ Chi phí cho điện sử dụng vận hành máy móc:
Chi phí điện cho đèn chiếu phòng nuôi cây: Với 4 bóng đèn 28W chiếu sáng được cho 65 bình mỗi bình cấy 6 mẫu được chiếu sáng 16h/ngày.
Chi phí chi điện cho nồi khử trùng: một lần khử trùng được 40 bình tam giác. Công suất 2kW thời gian khử trùng 1,5h.
Chi phí cho tiền điện điều hòa ở phòng nuôi cây: gồm 2 điều hòa công suất 5kW chạy liên tục 16 tiếng cùng thời gian đèn chiếu sáng để luôn giữ nhiệt độ ổn định. Phòng có 63 giàn đèn mỗi giàn có thể chứa được 65 bình, 1 bình 5- 6 cây.
- Sau đó cây in vitro sẽ được chuyển ra môi trường vườn ươm để tiếp tục tính toán giá thành cho đoạn thích nghi cây. Tiền đất vật tư hóa chất và công lao động sẽ được tính ra với số cây một lần nhân ra.
- Giá thành cây con được tính bằng tổng chi phí nhân in vitro cộng tổng chi phí thích nghi cây ngoài vườn ươm chia cho số cây con sống thích nghi ngoài vườn ươm.
CHƢƠNG III – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả một số cái tiến trong một số bƣớc nhân giống in vitro
Xác định vật liệu khởi đầu cho qua trình nhân nhanh in vitro giống sắn
KM94:
Để xác định vật liệu khởi đầu cho quá trình nhân nhanh giống sắn KM 94, chúng tôi sử dụng các mẫu vật liệu khác nhau bao gồm: chồi đỉnh và chồi nách. Đánh giá vật liệu cho quá trình nhân thông qua chỉ tiêu số mắt chồi phát sinh và tỉ lệ tạo rễ của giống KM 94. Kết quả được tổng hợp tại bảng 3.1 và bảng 3.2
Bảng 3.1 So sánh mắt phát sinh giữa chồi đỉnh và chồi nách đƣợc nuôi cấy trong bình và theo dõi ghi tại các thời điểm 21-28 ngày
Vật liệu
Sau 21 ngày Sau 28 ngày
Trung bình SD Trung bình SD
Chồi đỉnh 3,0 0,05 4,2 0,12 Chồi nách 3,1 0,05 4,1 0,09 Kết quả thu được trên bảng cho thấy trung bình sau 7 ngày sẽ phát sinh một mắt chồi đối với giống KM 94. Sau 28 ngày sẽ có 4 mắt chồi được hình thành. Số mắt chồi trung bình được hình thành từ vật liệu ban đầu là chồi đỉnh và chồi nách không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Như vậy, tốc độ sinh trưởng ở chồi đỉnh và chồi nách là như nhau.
Bên cạnh đánh giá tốc độ sinh trưởng của cây qua số lượng mắt chồi hình thành, chúng tôi xác định số rễ tạo thành khi nuôi cấy hai bộ phận khác nhau trong cùng một thời gian. Kết quả được thể hiện trên bảng 3.2.
Bảng 3.2 So sánh hệ số tạo rễ giữa chồi đỉnh và chồi nách trong môi trƣờng 17N sau 7 ngày và 10 ngày
Vật liệu
Sau 7 ngày Sau 10 ngày
%Số cây ra rễ Số rễ tạo ra %Số cây ra rễ Số rễ tạo ra TB SD TB SD TB SD TB SD Chồi
đỉnh 68 5 2,5 0,0.5 100 0 3,8 0,12 Chồi
nách 70 5 2.6 0,11 100 0 3,7 0,09 Kết quả so sánh số rễ tạo giữa phần chồi đỉnh và chồi nách cho thấy:
Tỉ lệ số cây ra rễ ở giống KM 94 sau 4 ngày chỉ đạt 5% (phần chồi đỉnh) và 6% (phần chồi nách) với số rễ trung bình từ 1,5-1,7 rễ. Sau 7 ngày tỉ lệ số cây ra rễ tăng lên từ 68% -70%, số rễ trung bình đạt được ở giống KM 94 là 2,5-2,6 rễ. Sau 10 ngày, 100% số cây ra rễ khi nuôi cấy từ vật liệu ban đầu là chồi đỉnh và chồi nách. Như vậy, tỉ lệ tạo rễ giữa chồi đỉnh và chồi nách không có sự khác biệt.
Hình 3.1 Cây KM 94 hoàn chỉnh được phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách
A. Bình nuôi cây chứa cả chổi đỉnh và chồi nách.
B. Ảnh chụp so sánh 2 cây phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách. C. Cây phát sinh từ chồi đỉnh.
D. Cây phát sinh từ chồi nách.
Xác định điều kiện chiếu sáng cho quá trình nhân nhanh in vitro giống
sắn KM94:
Hệ thống phòng nuôi cấy được trang bị các dàn đèn chiếu sáng. Do hạn chế về diện tích sử dụng nên mẫu cấy sẽ đặt ở các dàn chiếu sáng với các cường độ chiếu sáng khác nhau. Để xác định ảnh hưởng của cường độ sáng khác nhau lên tốc độ sinh trưởng của cây, chúng tôi thử nuôi cấy giống KM 94 tại 2 điều kiện chiếu sáng khác nhau là 11000 Lux và 2200 Lux. Kết quả thu được tại bảng 3.3.
Bảng 3.3 So sánh sự phát sinh mắt chồi giữa hai cƣờng độ sáng khác nhau
Độ sáng
Cắt chuyển lần 1 (30 ngày sau cấy
chuyển) Cắt chuyển lần 2 (30 ngày sau cắt chuyển lần 1) Cắt chuyển lần 3 (30 ngày sau cắt chuyển lần 2)
Trung bình SD Trung bình SD Trung bình SD 11000 Lux 4,2 0,12 4,1 0,12 4,0 0,09
2200 Lux 4,1 0,09 3,9 0,09 4,3 0,09
Với cả hai cường độ chiếu sáng khác nhau thì số mắt chồi phát sinh ở cây sắn không có sự khác biệt nhưng khi quan sát bằng mắt thường sự khác biệt xảy ra ở khoảng cách giữa các mắt ở cây. Với những cây cường độ chiếu sáng thấp chiều dài lóng dài hơn so với những cây được chiếu sáng ở cường độ cao. Khoảng cách giữa các mắt lớn giúp cho việc cắt chuyển các mẫu cấy dễ dàng và đơn giản hơn. Nhưng đồng thời việc này làm cho cây sẽ cao rất nhanh trong bình hoặc túi nuôi cấy, cho nên các mẫu cây cấy chuyển cần theo dõi cắt chuyển đúng thời gian đảm bảo sự sinh trưởng tốt nhất cho cây.
So sánh hệ số nhân nhanh trong túi nilon và bình thủy tinh của giống KM94
Để giảm thiểu chi phí cho nhân in vitro đang tương đối đắt đỏ, chúng tôi đã nghiên cứu hai dụng cụ chứa môi trường khác nhau là bình tam giác và túi nilon. Bình tam giác là dụng cụ được sử dụng thường xuyên trong các phòng thí nghiệm nuôi cấy mô với ưu điểm: có thể tái sử dụng nhiều lần, chịu được điều kiện áp suất và nhiệt độ cao khi khử trùng, cây sinh trưởng và phát triển tốt. Tuy nhiên, nhược
điểm mất nhiều thời gian và công lao động trong việc chuẩn bị dụng cụ trước khi cấy mẫu cũng như tiêu hao nhiều điện năng khi hấp khử trùng do phải hấp nhiều lần để đảm bảo đủ số bình cho nuôi cấy. Do đó, túi nilon sẽ khắc phục được nhược điểm này. Tuy nhiên, do e ngại lớn nhất đó là túi nilon có đảm bảo được sự sinh trưởng tốt nhất cho cây như bình tam giác, chúng tôi đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng này thông qua đánh giá sự phát sinh số mắt chồi khi nuôi cấy giống KM 94 trên hai điều kiện túi nilon và bình tam giác. Kết quả thu được tại bảng 3.4.
Bảng 3.4 So sánh sự phát sinh ở hai điều kiện nuôi cấy khác nhau
Dụng cụ Thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Trung bình SD Trung bình SD Trung bình SD Bình thủy
tinh 3,9 0,12 3,8 0,1 4,2 0,11 Túi nilon 4,0 0,11 4,1 0,12 3,9 0,1
Kết quả trên bảng 3.4 cho thấy trong hai điều kiện nuôi cấy khác nhau là bình thủy tinh và túi nilon, không có sự khác biệt về số mắt chồi phát sinh. Như vậy, chúng tôi sử dụng túi nilon cho quá trình nhân in vitro đối với giống KM 94.
Hình 3.2 Cây non được cấy trong túi nilon và bình thủy tinh cùng môi trường MS
3.2. Kết quả đƣa cây ra vƣờn ƣơm bằng hệ thống khí canh
Dựa vào sơ đồ chung chúng tôi thiết kế ra hệ thống khí canh riêng nhằm đáp ứng các mục tiêu thí nghiệm.
Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống khí canh
Sau khi dựa vào sơ đồ nguyên lý chúng tôi đã thiết kế một hệ thống khí canh nhỏ để tiện cho việc sử dụng và vận chuyển. Những trang thiết bị được sử dụng để thiết kế hệ thống khí canh gồm:
- Máy bơm piston AT-8399 - Thùng xốp
- Khay xốp 84 lỗ ươm cây non - Hệ thống ống dẫn
Máy bơm piston:
- Xuất xứ: TAIWAN
- Model:8399
- Điện áp sử dụng: 24 V
- Lưu lượng bơm: 1,8 L/P
- Phun sương: 10-25 béc
- Áp lực nước: 150 PSI
- Công suất bơm: 30 W
- Trọng lượng: 1,8 Kg
Thùng Xốp: Kích thước 45 x 55x 55 cm
Hình 3.5 Thùng Xốp
Xốp là chất liệu cách nhiệt tốt, nhẹ và bền việc sử dụng thùng xốp làm thùng chứa dung dịch nuôi cây giúp làm giảm việc tác động nhiệt độ của môi trường bên ngoài lên vùng dung dịch nuôi cây. Nhiệt độ ở môi trường rễ ổn định có thể giúp cây phát triển ổn định hơn.
Giá ươm cây bằng xốp loại 84 được mua ngoài thị trường, sau khi về được cải tạo cắt bớt một phần theo bề dày của khay ươm để thích hợp cho việc sử dụng với cây in vitro khi ra khí canh.
Hình 3.6 Giá trồng cây non