5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
4.2.1.Nuôi cấy tế bào huyền phù
Nuôi cấy tế bào huyền phù thực vật từ lâu được xem là một phương thức thay thế có nhiều tiềm năng trong sản xuất các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có giá trị cao nhờ tính đồng nhất của quần thể tế bào in vitro, sự sẵn có một lượng lớn nguyên liệu và tốc độ sinh trưởng nhanh của chúng [79].
78
hướng kết khối với nhau tạo thành các khối tế bào lớn (Hình 3.7), đây dường như là đặc tính nuôi cấy của đối tượng này. Khi nuôi cấy tế bào cây đinh lăng lá nhỏ trong hệ lên men 630 lít, Titova và cs (2021) cũng nhận thấy các tế bào có xu hướng kết khối, trong đó có khoảng 40% tế bào có kết khối ở mức độ từ 50 tế bào trở lên/khối sau 14 ngày nuôi cấy [114].
Trong nghiên cứu này, sinh trưởng tế bào cũng đạt cực đại vào ngày thứ 16 của quá trình nuôi cấy. Sinh khối tế bào đạt giá trị xấp xỉ 5 g tươi trên mỗi bình, tương ứng với hơn 0,3 g khô (Hình 3.6 và 3.7). Kochkin và cs (2014) nuôi cấy tế bào đinh lăng lá nhỏ có nguồn gốc từ lá lại cho kết quả khác, sinh khối khô cao nhất thu được vào ngày nuôi cấy thứ 14 [56]. Mặc dù sự sai khác không lớn (14 và 16 ngày), tuy nhiên có thể thấy nguồn gốc của callus đã ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của tế bào huyền phù sau này.
4.2.2. Ảnh hưởng của nguồn carbon
Nguồn carbon được xem là có ảnh hưởng đến sự phát triển của tế bào và sự sản xuất các chất có nguồn gốc thực vật trong nuôi cấy in vitro. Nguồn carbon được bổ sung vào môi trường nuôi cấy in vitro vừa để cung cấp năng lượng, vừa là chất điều chỉnh áp suất thẩm thấu của môi trường [24]. Ngoài ra, chúng cũng có thể là phân tử tín hiệu và đóng vai trò tương tự chất điều hòa sinh trưởng thực vật, giúp điều chỉnh quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của tế bào bằng sự kích thích biểu hiện hoặc ức chế các gen mã hoá enzyme [52].
Theo Yaseen và cs (2013), sucrose thường là nguồn carbon được lựa chọn cho nuôi cấy in vitro do chúng là carbohydrate phổ biến nhất trong nhựa cây của nhiều loài thực vật, bên cạnh đó sucrose cũng rẻ tiền và dễ mua. Tuy nhiên, sucrose không phải lúc nào cũng là carbohydrate tốt nhất vì một số nguồn carbon khác cũng luôn chuyển vị trong cây. Nhiều nghiên cứu cũng đã ghi nhận rằng, một số mô thực vật có thể chứa và/hoặc sử dụng đồng thời các loại carbohydrate khác nhau như glucose, fructose, maltose, raffinose [124].
79
Do đó, việc khảo sát nguồn cung cấp carbon và nồng độ thích hợp là cần thiết. Ảnh hưởng của nguồn carbon lên sinh trưởng của tế bào đã được trình bày ở bảng 3.6, nồng độ 20 g/L sucrose là thích hợp nhất cho sinh trưởng của tế bào cây đinh lăng lá nhỏ, thấp hơn nồng độ thiết kế thí nghiệm ban đầu. Ở nồng độ này, sự sinh trưởng của tế bào đạt khá tốt, sinh khối tươi đạt 5,36 g và sinh khối khô đạt 0,38 g.
Sucrose được xem là nguồn carbon thích hợp nhất cho sinh trưởng của tế bào thực vật, nồng độ thường dùng là từ 20-70 g/L. Sucrose vừa cung cấp năng lượng vừa là một thành phần trong sinh tổng hợp các chất thứ cấp. Tốc độ sinh trưởng thực vật luôn liên quan trực tiếp tới sự tiêu thụ sucrose. Vai trò của sucrose trong việc tăng tích lũy sinh khối khô tế bào có thể do ảnh hưởng của nó lên tubulin, một protein chịu trách nhiệm trong sinh trưởng và phát triển của tế bào. Trên môi trường mà tất cả các nguồn dinh dưỡng ở mức dư thừa, sự gia tăng nồng độ sucrose sẽ dẫn đến tăng sinh khối khô. Một số nghiên cứu như nuôi cấy tế bào cây S. elaeagnifolium, S. chrysotrichum hay
Psoralea corylifolia tế bào tăng sinh khối khô cùng với việc tăng nồng độ sucrose. Tuy nhiên, khi nồng độ sucrose quá cao sẽ dẫn đến áp suất thẩm thấu vượt giới hạn cho phép của tế bào, vì thế ảnh hưởng xấu lên sinh trưởng của chúng [7].
4.2.3. Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng
Từ các kết quả thí nghiệm sử dụng phối hợp giữa KIN, BAP và 2,4-D đã thực hiện, nồng độ 1 mg/L BAP kết hợp với 0,5 mg/L 2,4-D và 1,25 mg/L KIN kết hợp với 1 mg/L 2,4-D đã kích thích sự sinh trưởng của tế bào đinh lăng lá nhỏ, sinh khối khô đạt tương ứng là 0,45 g và 0,40 g mỗi bình, cao hơn khoảng 3 và 2 lần so với mẫu đối chứng, sự kết hợp giữa BAP và 2,4-D hiệu quả hơn KIN và 2,4-D.
Trong các loại chất điều hòa sinh trưởng, 2,4-D có lẽ phù hợp nhất đối với cây đinh lăng lá nhỏ. Theo Phạm Thị Tố Liên (2007), callus 14 tuần tuổi
80
của cây đinh lăng lá nhỏ nuôi trên môi trường MS có bổ sung 2 mg/L 2,4-D và 20% nước dừa là vật liệu tốt nhất để sử dụng làm vật liệu tạo tế bào huyền phù. Môi trường lỏng MS có bổ sung 1 mg/L 2,4-D và 20% nước dừa là môi trường thu nhận các dòng tế bào cây đinh lăng lá nhỏ có khả năng sinh phôi [8]. Nghiên cứu của Sukhanova và cs (2010) cho thấy, môi trường có chứa 2,4-D phù hợp cho sự phát sinh phôi trong khi môi trường chứa NAA tốt cho sự hình thành rễ ở cả 2 loài là P. fruticosa và P. filicifolia [107].