Cây đậu tƣơng có nguồn gốc từ Trung Quốc, đƣợc trồng đầu tiên từ khoảng năm 1700 trƣớc cơng ngun (hình 1.14). Ở Việt Nam, đậu tƣơng cũng đã đƣợc trồng từ hàng ngàn năm nay. Do có khả năng thích nghi rộng nên đậu tƣơng đƣợc trồng ở khắp nơi trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay chỉ một số nƣớc đóng vai trị
cung cấp chính cho tồn thế giới là Mỹ, Brazil, Argentina, Trung Quốc (hình 1.15) [94] [95].
Năm
Hình 1.15. Sản lƣợng của 6 nƣớc sản xuất đậu tƣơng lớn nhất [94]
Đậu tƣơng là cây thân thảo, ít phân cành, thân cây đậu tƣơng có hình trịn, nhiều lơng, mang nhiều đốt, thân thƣờng đứng, có khi bị hay nửa bị. Mỗi cây có từ 8 - 14 đốt tùy loại hình sinh trƣởng hữu hạn hoặc vơ hạn. Lá kép, mỗi lá kép có 3 lá chét, đơi khi có 4 - 5 lá chét, lá có dạng dài, hẹp hình lƣỡi mác hoặc hình thoi. Hoa rất bé dài khoảng 0,6 - 0,7 cm màu tím, tím nhạt hoặc trắng. Đậu tƣơng là cây có hoa hồn tồn tự thụ phấn. Quả đậu tƣơng thuộc loại quả giáp, có nhiều lơng, khi chín biến màu vàng hoặc xám. Mỗi quả có từ 1 - 4 hạt. Khối lƣợng hạt rất đa dạng từ 20 - 400 mg/hạt. Thời gian sinh trƣởng có 3 loại: chín sớm (75 - 85 ngày), trung bình (80 - 100 ngày), muộn (110 - 120 ngày) [96].
Hạt đậu tƣơng có thành phần dinh dƣỡng cao, hàm lƣợng protein trung bình khoảng 35 - 40%, lipid từ 15 - 20%, carbonhydrate từ 15 - 16% theo trọng lƣợng khơ. Protein trong đậu tƣơng có phẩm chất tốt nhất trong số các protein của thực vật với đầy đủ và cân đối các loại acid amin cần thiết. Ngồi ra, trong hạt đậu tƣơng cịn chứa nhiều loại vitamin: B1, B2, PP, A, E, K, D, C…, khoáng chất: Ca, P, Fe..., các chất chuyển hóa hoạt động sinh l nhƣ isoflavone, lecithin, tocopherol và saponin, hơn nữa hạt đậu tƣơng có chứa hàm lƣợng dầu cao hơn các loại đậu đỗ khác nên đƣợc coi là cây cung cấp dầu thực vật quan trọng. Ở nƣớc ta, đậu tƣơng là
nguồn cung cấp một phần nhu cầu chất đạm cho ngƣời và gia súc, góp phần tạo đƣợc sự cân bằng dinh dƣỡng trong khẩu phần ăn.
Đậu tƣơng đƣợc coi là cây lấy hạt quan trọng hàng đầu trên thế giới chỉ sau lúa mì, lúa nƣớc và ngơ. Các sản phẩm từ đậu tƣơng đƣợc sử dụng rộng rãi ở mọi nơi trên thế giới. Hiện nay, đậu tƣơng là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chế biến nhƣ: thực phẩm, cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phịng, chất dẻo, dầu bơi trơn… Trên thế giới mức sản xuất đậu tƣơng đã tăng lên nhiều nhất trong số những cây trồng chính để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng [92][96][97][98]. Ở Việt Nam, nhu cầu về đậu tƣơng ln ở mức cao, do đó trong "Kế hoạch phát triển nơng nghiệp và nơng thơn giai đoạn 2016 - 2020" của Chính phủ đã đặt ra mục tiêu đến năm 2020 đạt qui mơ sản xuất với diện tích canh tác 166 nghìn ha, tổng sản lƣợng 265 nghìn tấn. Tuy nhiên, diện tích canh tác và tổng sản lƣợng đậu tƣơng đến năm 2020 chỉ đạt 41,6 nghìn ha và 65,4 nghìn tấn (FAO). Theo số liệu của tổng cục hải quan năm 2017, lƣợng nhập khẩu đậu tƣơng của cả nƣớc khoảng 918,72 nghìn tấn, trị giá 391,93 triệu USD từ các thị trƣờng nhƣ Mỹ, Brazil và Canada, trong đó Mỹ là thị trƣờng cung cấp chính. Nhƣ vậy, qui mơ sản xuất đậu tƣơng trong nƣớc thấp hơn nhiều so với nhu cầu cũng nhƣ so với mục tiêu đặt ra. Nƣớc ta có đủ điều kiện để canh tác cây đậu tƣơng phục vụ nhu cầu trong nƣớc. Do đó, để có thể phát triển sản xuất, tăng sản lƣợng đậu tƣơng, ngoài mở rộng thêm diện tích trong cơ cấu luân canh, cải thiện kỹ thuật canh tác và các yếu tố thƣơng mại khác, thì cơng tác tạo giống mới cũng là một nhiệm vụ hàng đầu.
1.3.2. Nghiên cứu phát sinh hình thái ở đậutương Nghiên cứu phát sinh hình thái chồi tương Nghiên cứu phát sinh hình thái chồi và rễ
Nhiều nghiên cứu phát sinh chồi bất định ở đậu tƣơng đã đƣợc thực hiện trên các giống khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy nhiều loại mẫu có thể đƣợc sử dụng để cảm ứng tạo chồi nhƣ đốt lá mầm, một nửa hạt, trụ trên và dƣới lá mầm… Trong đó mẫu mơ phân sinh ở vùng đốt lá mầm đƣợc ghi nhận có khả năng tạo chồi tốt nhất trên hầu hết các giống. Mức độ tạo chồi của mẫu phụ thuộc vào một số yếu tố nhƣ mơi trƣờng (khống), chất điều hịa sinh trƣởng, nồng độ chất điều hòa, giống đậu tƣơng... Để tạo chồi bất định, mẫu cần đƣợc cảm ứng bởi một hoặc nhiều chất điều hòa sinh trƣởng, chủ yếu là cytokinin. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung khảo
sát hiệu quả của việc tạo chồi bằng cách sử dụng các chất điều hòa sinh trƣởng khác nhau, sử dụng đơn lẻ hoặc kết hợp, đồng thời thay đổi nồng độ chất điều hòa sinh trƣởng để tìm cách thức cảm ứng chồi tốt nhất. Hầu hết các loại cytokinin gồm BA, TDZ, kinetin, zeatin đều đã đƣợc sử dụng. Ngoài ra, các nghiên cứu tạo rễ cho chồi
in vitro để tạo cây con hoàn chỉnh cũng đã đƣợc thực hiện trên mơi trƣờng có hoặc
khơng bổ sung auxin. Sau đây là những nghiên cứu cụ thể.
Nghiên cứu tạo chồi in vitro đầu tiên ở đậu tƣơng đƣợc thực hiện bởi Cheng và cộng sự (1980), sử dụng BA (5 - 50 µM) để cảm ứng chồi từ đốt lá mầm (giống Amsoy và Dare, Mỹ). Nghiên cứu đã mô tả cách thu nhận mẫu đốt lá mầm cũng nhƣ chứng tỏ với sự cảm ứng của BA, mẫu đốt lá mầm có thể tạo nhiều chồi bất định [99]. Các nghiên cứu tạo chồi in vitro về sau hầu hết đều sử dụng mẫu đốt lá mầm thu nhận theo những mô tả này. Tác giả cũng ghi nhận khả năng hình thành rễ của chồi trên mơi trƣờng MS khơng bổ sung chất điều hòa sinh trƣởng, các cây in vitro này sau đó có thể thích nghi và phát triển trong điều kiện vƣờn ƣơm.
Franklin và cộng sự (2004) nghiên cứu khả năng cảm ứng tạo chồi của BA và TDZ trên đốt lá mầm một số giống đậu tƣơng ở Mỹ (PNP, Dekalb, Sandusky, CNRR 279, CB 277). Trên giống PNP, kết quả cho thấy BA và TDZ khi đƣợc sử dụng riêng lẻ hay kết hợp đều có khả năng cảm ứng tạo chồi khá tốt, với nồng độ BA cố định 13,3 µM cho tỉ lệ mẫu tạo chồi 50%; 3,2 chồi/mẫu và nồng độ TDZ (4,45 – 22,71 µM) tối ƣu 4,54 µM cho hiệu quả tạo chồi 68%, 7,3 chồi/mẫu; sự kết hợp 4,54 µM TDZ + 13,3 µM BA dẫn đến tăng khả năng cảm ứng chồi so với sử dụng riêng lẻ từng chất (84%; 19,2 chồi/mẫu). Khi áp dụng môi trƣờng tối ƣu với các giống khác, tác giả nhận thấy có sự thay đổi về khả năng tái sinh tuy nhiên hiệu quả tái sinh vẫn khá cao (>69%) [100]. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy khi bổ sung NAA vào môi trƣờng đã giúp tăng đáng kể khả năng tạo rễ của chồi in vitro,
với tỉ lệ chồi tạo rễ đạt cao nhất 88,3% ở nồng độ 2,69 µM so với đối chứng không bổ sung NAA là 12,5%.
Nghiên cứu của Janani và Kumari (2013) trên giống JS335 Ấn Độ cũng sử dụng TDZ và BA để cảm ứng tạo chồi từ đốt lá mầm, trong đó cả BA và TDZ đều đƣợc khảo sát các nồng độ khác nhau (5-25 µM) để tìm nồng độ tối ƣu. Kết quả ghi nhận cho thấy cả BA và TDZ đều có khả năng cảm ứng tạo chồi tốt, ở nồng độ tối
ƣu TDZ (15 µM) cảm ứng tạo chồi tốt hơn so với nồng độ BA tối ƣu (15 µM) (80%, 8,33 chồi/mẫu) so với (53,3%, 4,7 chồi/mẫu). Tăng nồng độ quá mức tối ƣu, cả TDZ và BA đều dẫn đến giảm khả năng cảm ứng chồi [101]. Nhƣ vậy, nghiên cứu trên các giống đậu tƣơng Ấn Độ và Mỹ đều cho thấy TDZ và BA có khả năng cảm ứng tạo chồi tốt trên mẫu đốt lá mầm trong đó TDZ có phần hiệu quả hơn, xét về tỉ lệ mẫu tạo chồi và số chồi/mẫu [100][101]. Ngồi ra có thể thấy, nồng độ tối ƣu của TDZ thay đổi khá lớn giữa giống của Mỹ và Ấn Độ, trong khi nồng độ tối ƣu giống PNP (Mỹ) chỉ 4,45 µM, giống JS335 (Ấn Độ) cần 15 µM. Đối với BA, nồng độ tối ƣu của giống Ấn Độ khá gần với nồng độ sử dụng với giống Mỹ (13,3 và 15 µM). Chồi tạo thành (giống JS335 Ấn Độ) đƣợc cảm ứng tạo rễ trên môi trƣờng MS bổ sung IBA ở các nồng độ khác nhau từ 5 đến 25 µM. Kết quả ghi nhận, trên mơi trƣờng bổ sung 20 µM IBA chồi có khả năng tạo rễ tốt nhất với 41,6 rễ/chồi, khi tăng lên 25 µM IBA làm giảm khả năng tạo rễ, còn 36,3 rễ/chồi.
Ma và Wu (2008) khảo sát khả năng tạo chồi từ đốt lá mầm nguyên (giữ nguyên hai lá mầm, không chẻ đôi) của một số giống đậu tƣơng Trung Quốc (Jilin 35, Dongnong 42, Hefeng 25, Hefeng 41) cho thấy 3 mg/l BA có khả năng cảm ứng tạo chồi cao với tỉ lệ mẫu tạo chồi trung bình 97,2%, 13 chồi/mẫu. Tỉ lệ mẫu tạo chồi khơng có nhiều khác biệt giữa các giống, tuy nhiên số chồi/mẫu thay đổi từ 7- 18. Ngoài ra, nghiên cứu ghi nhận sự kết hợp nồng độ tối ƣu BA 3 mg/l với hàm lƣợng nhỏ kinetin 0,5 mg/l và IBA 0,2 mg/l giúp tăng số chồi nhận đƣợc, tối ƣu ở giống Hengfeng 25 với 30 chồi/mẫu [102].
Zia và cộng sự (2010) nghiên cứu tái sinh chồi từ đốt lá mầm 2 giống đậu tƣơng NARC-4 và NARC-7 (Parkistan) sử dụng riêng lẻ từng chất BAP, Kinetin và Zeatin. Kết quả cho thấy cả ba chất đều có khả năng cảm ứng tạo đa chồi trong đó 1 mg/l BAP cảm ứng tạo chồi tốt nhất ở cả hai giống NARC-4 (88% mẫu tạo chồi; 7,3 chồi/mẫu) và NARC-7 (82% mẫu tạo chồi; 6,4 chồi/mẫu). Khi tăng nồng độ lên 2 mg/l khả năng cảm ứng tạo chồi của BAP, Kinetin và Zeatin đều giảm ở cả hai giống. Ngoài ra, IBA đƣợc ghi nhận giúp tăng đáng kể khả năng tạo rễ cho chồi in vitro với nồng độ tối ƣu là 1 mg/l cả giống NARC-4 (76,3% chồi tạo rễ; 4,7 rễ/chồi)
tạo rễ, tăng nồng độ IBA dẫn đến giảm khả năng tạo rễ ở cả tỉ lệ chồi tạo rễ và số rễ/chồi của hai giống [103].
Soto và cộng sự (2013) sử dụng BAP (0,5-6 mg/l) trên giống Incasoy-36 của Cuba, nhận thấy tỉ lệ tạo chồi tối ƣu với BAP 1,5 mg/l (96,8%, 4,3 chồi/mẫu). Tăng nồng độ BAP trên 1,5 mg/l làm giảm khả năng tạo chồi, đồng thời ở nồng độ quá cao 6 mg/l, ghi nhận hiện tƣợng tạo nhiều chồi nhỏ bất thƣờng. Nồng độ BAP từ 3 mg/l trở lên cũng dẫn đến tạo nhiều mô sẹo ở vùng trụ dƣới lá mầm, ảnh hƣởng xấu tới sự tạo và phát triển chồi [104]. Trên giống đậu tƣơng này, các tác giả ghi nhận chồi in vitro có khả năng tạo rễ tốt, với tỉ lệ chồi tạo rễ 97%, trên môi trƣờng MS khơng bổ sung chất điều hịa sinh trƣởng.
Mangena và cộng sự (2015) nghiên cứu khả năng cảm ứng tạo chồi từ đốt lá mầm của BA và Kinetin trên giống giống LS 677, Nam Phi. Kết quả cho thấy 2 mg/l BA cho hiệu quả cảm ứng chồi tốt nhất với tỉ lệ mẫu tạo chồi 56,7%, 5,27 chồi/mẫu. Khi tăng nồng độ BA lên 4 mg/l dẫn đến giảm khả năng cảm ứng tạo chồi đồng thời kích thích tạo nhiều mơ sẹo. Các tác giả cũng ghi nhận sự kết hợp của BA ở nồng độ tối ƣu (2 mg/l) và 1 mg/l Kinetin làm giảm khả năng cảm ứng chồi với tỉ lệ mẫu tạo chồi giảm cịn 13,3%, 2 chồi/mẫu. Ngồi ra, nghiên cứu cũng cho thấy mẫu đốt lá mầm không bị tách đôi cho hiệu quả tạo chồi cao hơn so với mẫu đốt lá mầm thông thƣờng [105]. Với khảo sát tạo rễ, chồi in vitro đƣợc ghi nhận có khả năng hình thành rễ tốt trên mơi trƣờng MS khơng bổ sung chất điều hòa sinh trƣởng, cây con tạo thành cũng có thể thích ứng, phát triển trong vƣờn ƣơm, với tỉ lệ cây sống khoảng 70%.
Raza và cộng sự (2017) sử dụng nhiều loại mẫu khác nhau gồm trụ hạ diệp, trụ hạ diệp tách đôi và đốt lá mầm của 9 giống đậu tƣơng (Australia) để cảm ứng tạo chồi với 1,67 mg/l BA. Kết quả cho thấy khả năng cảm ứng tạo chồi ở các giống khác nhau với tỉ lệ tạo chồi và số chồi/mẫu thay đổi: trụ hạ diệp (50 - 100%; 2,7 - 4,2 chồi/mẫu); trụ hạ diệp tách đôi (60 - 87%; 4,2 - 10 chồi/mẫu); đốt lá mầm (75 - 100%, 2,6 - 10,5 chồi/mẫu). Nhƣ vậy, mặc dù trụ hạ diệp cũng có thể tạo chồi khá tốt ở một số giống khi cảm ứng bởi BA, nhƣng nhìn chung đốt lá mầm vẫn có hiệu quả tốt hơn ở hầu hết giống [106]. Để tạo rễ cho chồi in vitro, các tác giả sử dụng
IBA ở nồng độ cố định 1 mg/l bổ sung vào môi trƣờng MS, kết quả ghi nhận cho thấy hầu hết chồi đều có khả năng tạo rễ tốt.
Các nghiên cứu trên cho thấy BA, một cách xuyên suốt có khả năng cảm ứng tạo chồi tốt trên nhiều giống đậu tƣơng. Nồng độ tối ƣu thay đổi khác nhau phụ thuộc vào giống (từ 1 đến 3 mg/l), khi vƣợt quá nồng độ tối ƣu, sẽ dẫn đến làm giảm khả năng cảm ứng chồi. Giữa các giống khác nhau khả năng cảm ứng chồi tối ƣu cũng thay đổi đáng kể, từ khoảng 55% (3 chồi/mẫu) - 100% (10 chồi/mẫu). Với khả năng tạo rễ của chồi in vitro, mặc dù ở một số giống, chồi có thể tạo rễ khơng cần bổ sung auxin ngoại sinh, tuy nhiên các nghiên cứu cho thấy, khi đƣợc bổ sung vào môi trƣờng nuôi cấy, auxin (IBA hoặc NAA) đều giúp tăng đáng kể hiệu quả tạo rễ ở cả tỉ lệ mẫu tạo rễ và số rễ/chồi.
Các nghiên cứu tái sinh tạo chồi bất định từ đốt lá mầm của các giống đậu tƣơng trong nƣớc có kết quả khá giống với nghiên cứu nƣớc ngoài. Hầu hết các nghiên cứu đều dùng BA để cảm ứng tạo chồi, nồng độ BA tối ƣu đạt đƣợc cũng thay đổi từ 1-2 mg/l với khả năng cảm ứng chồi tối ƣu của các giống thay đổi từ khoảng 84% (2 chồi/mẫu) - 98% (5,5 chồi/mẫu). Chồi in vitro đƣợc cảm ứng tạo rễ trên môi trƣờng MS bổ sung IBA với nồng độ tối ƣu khoảng 1 mg/l trong các nghiên cứu khác nhau.
Cụ thể các nghiên cứu nhƣ sau:
Nghiên cứu tái sinh đậu tƣơng cũng đã đƣợc một số tác giả trong nƣớc thực hiện. Nguyễn Thị Thu Hƣờng và cộng sự (2009) nghiên cứu khả năng cảm ứng tạo chồi của BA trên đốt lá mầm 2 giống đậu tƣơng ĐT12 và ĐT84 cho thấy 1,5 mg/l BA có khả năng cảm ứng tạo chồi tốt nhất trên cả hai giống ĐT 12 (91,2% mẫu tạo chồi; 2,3 chồi/mẫu) và ĐT 84 (92,1% mẫu tạo chồi; 2,2 chồi/mẫu). Khi tăng nồng độ BA lên 1,67 mg/l đều dẫn đến giảm đáng kể hiệu quả cảm ứng chồi trên cả hai giống. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy việc tạo vết thƣơng cho vùng đốt lá mầm là cần thiết để cảm ứng tạo đa chồi. Nghiên cứu cũng ghi nhận 1 mg/l IBA có khả năng cảm ứng tạo rễ tốt nhất cho chồi ở cả 2 giống ĐT 12 (98% chồi tạo rễ) và ĐT 84 (97% chồi tạo rễ). Tăng nồng độ IBA lên 1,5 và 2 mg/l đều làm giảm khả năng tạo rễ của chồi đáng kể [107].
Nguyễn Tiến Dũng và Ngơ Xn Bình (2011) nghiên cứu ảnh hƣởng của BA và Kinetin đến khả năng tái sinh chồi từ đốt lá mầm của 10 giống đậu tƣơng Việt Nam đã nhận thấy BA có khả năng cảm ứng tạo đa chồi tốt hơn so với Kinetin. Nồng độ tối ƣu của BA thay đổi tùy giống và nằm trong khoảng 1 - 2 mg/l với tỉ lệ mẫu tạo chồi từ 84 - 98%, số chồi/ mẫu từ 2,1 - 3,57 [108].
Phan Lê Tƣ và cộng sự (2018) sử dụng 1 mg/l BA cảm ứng tạo đa chồi từ đốt lá mầm của 6 giống đậu tƣơng Việt Nam cho thấy sử dụng 1 mg/l có khả năng kích thích tạo đa chồi khá tốt trên hầu hết các giống với tỉ lệ mẫu tạo chồi từ 78,7 - 94,7%, số chồi/mẫu từ 2,86 - 5,49 [109]. Chồi in vitro trong nghiên cứu có thể tạo rễ