Ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô tế bào để nhân giống khoai tây sạch bệnh ở nghệ an

Nội dung text: Ứng dụng công nghệ nuôi cấy mô tế bào để nhân giống khoai tây sạch bệnh ở nghệ an

1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO ĐỂ NHÂN GIỐNG KHOAI TÂY SẠCH BỆNH Ở NGHỆ AN TS. Nguyễn Xuân Lai Phó Hiệu trƣởng I. ĐẶT VẤN ĐỀ đường duy nhất để sản xuất củ giống Khoai tây là cây lương thực và khoai tây sạch bệnh, tuy nhiên việc tạo cây thực phẩm, có giá trị dinh dưỡng và cây, củ khoai tây sạch bệnh luôn luôn giá trị kinh tế cao. Hiện nay cây khoai phải kết hợp với việc duy trì tính sạch tây đã và đang được trồng phổ biến ở bệnh, nhân giống sản xuất giống phải nhiều nước trên thế giới. được thực hiện trong điều kiện được Cây khoai tây được du nhập vào cách li với môi giới truyền bệnh. nước ta từ những năm đầu của thế kỷ Để hoàn thiện quy trình công XIX và trở thành cây trồng vụ đông lý nghệ sản xuất giống khoai tây sạch bệnh tưởng ở đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung và tìm ra phương hướng sản xuất giống bộ. Diện tích khoai tây trong vụ đông ở khoai tây cho tỉnh nhà, Chúng tôi tiến vùng đồng bằng Bắc bộ giảm mạnh, chỉ hành nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng công giao động trong khoảng 25.000- 30.000 nghệ nuôi cấy mô tế bào để nhân giống ha và năng suất xấp xỉ khoảng 8-10 khoai tây ở Nghệ An” tấn/ha. Theo thông báo của Cục Trồng II. ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ trọt và Cục Thông tin khoa học và Công PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU nghệ quốc gia (2001), khoai tây ở Việt 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu Nam đã bị thoái hóa nặng, tỷ lệ nhiễm Giống khoai tây Diamant, là bệnh virus rất cao. Vì vậy biện pháp giống nhập nội từ Đức. Giống có thời khắc phục duy nhất là phải thay thế gian sinh trưởng 85 ngày, cây thấp trung giống đã thoái hóa cho từng vùng, bằng bình, lá xanh đậm, ruột củ màu vàng, giống mới sạch bệnh và có tuổi sinh lý tiềm năng năng suất 30-35 tấn/ha. thích hợp. Việc thay thế giống khoai tây 2.2. Nội dung nghiên cứu. có 2 giải pháp đó là: Nhập nội giống và 2.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các vị sản xuất giống sạch bệnh trong nước. trí đoạn cắt trên cây khoai tây in vitro Phương án nhập nội giống khó có thể đến sự sinh trưởng và hệ số nhân chồi thực hiện được bởi vì chi phí cho giống của chúng trên hai môi trường cấy khác nhập nội rất tốn kém, đồng thời không nhau chủ động. Do vậy để giải quyết vấn đề 2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thay thế giống khoai tây ở Việt Nam thì nồng độ đường trong mỗi quang chu kỳ việc sản xuất tại chỗ củ giống khoai tây đến khả năng hình thành củ khoai tây in sạch bệnh có ý nghĩa quyết định. Để vitro khắc phục hiện tượng thoái hóa giống 2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các vị khoai tây, phải nghiên cứu thiết lập một trí đoạn cắt khác nhau trên cây khoai tây hệ thống sản xuất khoai tây sạch bệnh. đến khả năng hình thành củ Đó là hệ thống bắt nguồn từ nuôi cấy in 2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ vitro kết hợp với việc thanh lọc thường thuật trồng đến sự sinh trưởng của cây xuyên trên đồng ruộng. Đây là con khoai tây ra ngoài vườn ươm
2. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu rộng 1-1,2 m. Xung quanh xếp gạch để 2.3.1. Phƣơng pháp in vitro trấu không bị rơi vãi ra ngoài. Sau đó Cây in vitro được cắt nhân liên trồng cây lên trấu với mật độ như trên. tục (để tạo nguồn cây giống) trên môi 2.3.3. Địa điểm thí nghiệm: Tại Trung trường MS (Murahige Skoog 1962) có tâm khoa học và Công nghệ Nghệ An. hoặc không bổ sung agar, và nuôi trong 2.3.4. Các chỉ tiêu theo dõi điều kiện của phòng nuôi cấy mô tế bào, - Chiều cao cây (cm), số lá (lá), hệ số quang chu kỳ 16 giờ sáng/8 giờ tối. nhân chồi, ngày xuất hiện củ, khối lượng Cường độ chiếu sáng 2000 lux, nhiệt độ củ (P), đường kính củ (Φ), tỷ lệ cây sống phòng nuôi 23-250C. ngoài vườn. 2.3.2. Phƣơng pháp in vivo 2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu Nhân in vivo tức là dùng phương - Các số liệu thí nghiệm được tính toán pháp cắt ngọn và trồng cây với mật độ theo phương pháp thống kê ứng dụng, cao, còn gọi là kỹ thuật làm luống mạ. giáo trình phương pháp thí nghiệm của Quá trình này được tiến hành ở ngoài Nguyễn Thị Lan, Phạm Tiến Dũng ( phòng thí nghiệm. Thí nghiệm được tiến ĐHNN1 Hà Nội 2005) hành theo phương pháp thủy canh. Dung - Các số liệu phân tích được tính toán dịch nuôi dưỡng cây khoai tây là dung trên máy vi tính bằng chương trình dịch Knop. Thí nghiệm này nhằm mục IRRISTAT đích: - Giảm giá thành cây giống - Rèn luyện cho cây thích ứng với điều III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ kiện tự nhiên THẢO LUẬN - Thăm dò khả năng sống của cây trong 3.1. Trong phòng thí nghiệm điều kiện nắng nóng 3.1.1.Nghiên cứu ảnh hưởng của các vị Thí nghiệm được tiến hành bằng 2 trí đoạn cắt trên cây khoai tây in vitro phương pháp trồng: Thủy canh và thủy đến sự sinh trưởng và hệ số nhân chồi canh cải tiến. của chúng trên hai môi trường cấy + Thủy canh: Là trồng cây trong hộp xốp khác nhau ( 35 x25cm), bên trong đựng dung dịch Chúng tôi tiến hành cấy các vị trí dinh dưỡng, rổ nhựa đựng trấu hun và đoạn cắt khác nhau lên 2 môi trường: Môi trồng cây lên trấu với mật độ 2 cm x 2 trường lỏng (môi trường MS thông thường) cm. Đặt rổ nhựa vào trong hộp xốp sao và môi trường thạch đông (có bổ sung agar). cho đáy rổ chạm vào bề mặt dung dịch Kết quả về sự sinh trưởng và hệ số nhân trong hộp. chồi sau 20 ngày nuôi cấy được thể hiện + Thủy canh cải tiến: Rải trấu hun lên trên bảng 1 và biểu đồ 1. nền xi măng, độ dày trấu 12-15cm, bề
3. Bảng 1: Sự sinh trƣởng và hệ số nhân chồi của các đoạn cắt của cây khoai tây in vitro trên 2 môi trƣờng lỏng và đặc Đoạn cấy Công thức Chiều cao(cm) Số lá tb/cây Hệ số nhân Trạng thái chồi chồi Đoạn gốc I 4,30 ± 0,25 4,05 ± 0,18 1,20 ± 0,08 + II 6,35 ± 0,15 4,20 ± 0,15 1,46 ± 0,10 ++ Đoạn thân I 5,20 ± 0,05 3,80 ± 0,17 1,45 ± 0,04 + II 6,50 ± 0,17 4,70 ± 0,20 2,50 ± 0,05 ++ Đoạn ngọn I 5,30 ± 0,12 4,50 ± 0,22 1,43 ± 0,03 + II 8,50 ± 0,15 4,80 ± 0,19 2,70 ± 0,06 ++ LSD 0,05 0,35 0,34 0,37 Ghi chú: Công thức I : Môi trường đặc Công thức II : Môi trường lỏng + : Chồi nhỏ, kém xanh, lá nhỏ ++ : Chồi mập, lá to, màu xanh đậm Từ bảng 1 cho thấy việc sử dụng khoai tây trong môi trường lỏng cao hơn môi trường lỏng để nhân cây khoai tây in so với môi trường đặc, điều đó được thể vitro đã giúp cây dễ hấp thu các chất hiện qua chiều cao, số lá/thân chính, hệ dinh dưỡng hơn so với cây khoai tây số nhân chồi và trạng thái chồi. Để thấy được nuôi dưỡng trong môi trường đặc, rõ sự khác nhau đó, chúng tôi thể hiện dẫn đến khả năng sinh trưởng của cây trên biểu đồ 1 dưới đây. Biểu đồ 1 : Sự sinh trƣởng và hệ số nhân chồi của các đoạn cắt của cây khoai tây in vitro trên 2 môi trƣờng lỏng và đặc Chiều cao Hệ số nhân 9 3 8 2.5 7 6 2 5 Chiều cao cây môi 1.5 trường đặc 4 Chiều cao cây môi trường lỏng 3 1 Hệ số nhân chồi 2 0.5 1 0 0 Gốc Gốc Thân Thân Ngọn Ngọn Qua kết quả bảng 1 và biểu đồ 1 Như vậy cây khoai tây được nuôi cấy chúng tôi nhận thấy rằng: Trong hai môi trong môi trường lỏng sẽ cho khả năng trường nhân cây lỏng và đặc (được đặt sinh trưởng về chiều cao, số lá, hệ số trong cùng điều kiện: ánh sáng, nhiệt nhân chồi và trạng thái chồi tốt hơn so độ ), ở các đoạn cấy khác nhau sẽ cho với cây khoai tây trong môi trường đặc. khả năng sinh trưởng khác nhau, biểu 3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các hiện ở chỗ chiều cao, hệ số nhân chồi và nồng độ đường trong mỗi quang chu kỳ số lá tăng từ đoạn ngọn đến đoạn gốc.
4. đến khả năng hình thành củ khoai tây điều kiện cảm ứng cho sự phân hóa củ từ in vitro chồi nách và khả năng hình thành củ, còn Cây khoai tây in vitro được nuôi saccaroza là chất cảm ứng và thúc đẩy sự dưỡng trong môi trường dinh dưỡng sinh trưởng của củ. Vì vậy với mục đích tìm (môi trường MS lỏng) đạt chiều cao 10- hiểu các điều kiện tối ưu cho sự hình thành 11 cm, có 5-6 lá thì chúng tôi tiến hành củ, sự sinh trưởng và năng suất củ khoai tây thí nghiệm tạo củ. Củ khoai tây vốn được in vitro, chúng tôi tiến hành thí nghiệm đưa hình thành từ các thân ngầm dưới mặt đất cây khoai tây in vitro đặt trong các quang khi cảm ứng đúng quang chu kỳ và nhiệt độ chu kỳ khác nhau, đồng thời kết hợp với thích hợp. Nhưng đối với cây khoai tây in việc bổ sung saccaroza ở các nồng độ khác vitro củ được hình thành từ các chồi nách nhau vào môi trường dinh dưỡng trong mỗi trên thân cây. Trong việc tạo củ khoai tây in điều kiện quang chu kỳ. Kết quả thí nghiệm vitro thì quang chu kỳ (chế độ ánh sáng) là được thể hiện ở bảng 2. Bảng 2: Ảnh hƣởng của các nồng độ đƣờng trong mỗi quang chu kỳ đến khả năng hình thành củ khoai tây in vitro Chỉ tiêu Ngày xuất Số củ tb/cây Ptb/củ (gr) /củ (mm) Công thức hiện củ ĐC 78 0,35 0,02 1,40 24h 8% 40 1,20 0,03 2,30 Sáng 12% 8 1,40 0,03 2,95 16% 5 1,42 0,03 3,15 LSD(5%) 0,29 0,85 12h ĐC 32 0,55 0,025 2,50 Sáng + 12h 8% 12 1,50 0,032 3,02 tối 12% 6 1,59 0,039 3,68 16% 5 1,59 0,040 3,70 LSD(5%) 0,52 0,70 ĐC 22 0,85 0,03 3,01 24h tối 8% 5 2,30 0,08 4,45 12% 4 2,46 0,16 5,30 16% 4 2,29 0,16 5,02 LSD(5%) 0,73 0,52 Biểu đồ 2: Ảnh hƣởng của các nồng độ đƣờng trong mỗi quang chu kỳ dến khả năng hình thành củ khoai tây in vitro Số củ trung bình / cây 3 2.5 Đối chứng 2 8% 1.5 12% 1 16% 0.5 0 24h sáng 12h sáng + 12h tối 24h tối
5. Qua kết quả bảng 2 và biểu đồ 2 chúng 3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các tôi nhận thấy rằng: Điều kiện quang chu vị trí đoạn cắt khác nhau trên cây khoai kỳ và nồng độ đường quyết định đến khả tây đến khả năng hình thành củ năng hình thành và năng suất của củ Ở thí nghiệm ảnh hưởng của các khoai tây in vitro. Nếu thời gian tối hoàn đoạn cắt trên cây khoai tây đến sự sinh toàn (24h tối) thì khả năng hình thành củ trưởng và hệ số nhân chồi, đã chỉ ra rằng càng sớm, số củ trung bình/cây, đặc biệt ở các đoạn cắt khác nhau thì sự sinh củ quá nhỏ (Φ 4mm) giảm đi rõ rệt. Ở trưởng và hệ số nhân chồi khác nhau. Để nồng độ đường càng cao, khả năng ra củ xem các đoạn cắt đó có ảnh hưởng đến càng sớm, số củ trung bình/cây tăng sự hình thành củ hay không, chúng tôi theo, đồng thời tỷ lệ củ quá nhỏ cũng tiến hành thí nghiệm nghiên cứu sự ảnh giảm. Tóm lại việc đặt cây trong điều hưởng của các đoạn cắt khác nhau trên kiện tối hoàn toàn kết hợp với việc bổ cây khoai tây đến khả năng hình thành sung saccaroza ở nồng độ đường 8%, củ, được bổ sung cùng 1 liều lượng 12%, 16% vào môi trường dinh dưỡng saccaroza và được đặt trong điều kiện tối đều có khả năng ra củ. Nhưng tốt nhất ở 24h. Kết quả được thể hiện trên bảng 3 điều kiện 24h tối và nồng độ đường là và biểu đồ 3 12%. Bảng 3: Ảnh hƣởng các vị trí đoạn cắt khác nhau trên cây khoai tây in vitro đến khả năng hình thành củ Công thức Ngày xuất hiện củ Số củ trung bình Ptb/củ ( gr) I 5 1,90 0,10 II 6 1,10 0,12 III 13 0,60 0,08 LSD 5% 0,53 Ghi chú: Công thức I : Đoạn ngọn Công thức II : Đoạn thân Công thức III: Đoạn gốc Biểu đồ 3: Ảnh hƣởng các vị trí đoạn cắt khác nhau trên cây khoai tây in vitro đến thời gian hình thành củ Thời gian xuất hiện củ (ngày) 15 10 Thời gian 5 xuất hiện củ 0 I II III Ghi chú: I : Đoạn ngọn ; II: Đoạn thân ; III: Đoạn gốc
6. Qua bảng 3 và biểu đồ 3 chúng tôi Qua kết quả nghiên cứu cho thấy nhận thấy: Ở công thức I số củ trung việc sử dụng phương pháp nhân cây và bình nhiều hơn và xuất hiện sớm hơn so tạo củ in vitro liên tục trong phòng thí với công thức II và III. Như vậy muốn nghiệm là hoàn toàn chủ động và có thể tạo củ in vitro được đồng đều cả về kích điều khiển được. Giải pháp này tuy có thước cũng như khối lượng thì cần áp hiệu quả nhưng giá thành sản xuất cao. dụng kỹ thuật nuôi cấy riêng rẽ các vị trí Chính vì vậy cần nghiên cứu khả năng đoạn cắt khác nhau trên thân cây khoai nhân giống trong điều kiện môi trường tây in vitro. tự nhiên là rất có ý nghĩa. 3.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ Chúng tôi trồng vào các thời kỳ thuật trồng đến sự sinh trưởng của cây khác nhau, nhằm thăm dò xem thời vụ khoai tây ra ngoài vườn ươm nào thích hợp nhất cho cây trên cả 2 phương pháp trồng, kết quả được thể hiện ở bảng 4. Bảng 4: Ảnh hƣởng của kỹ thuật trồng đến tỷ lệ sống của cây khoai tây in vitro Điều kiện trồng Tỷ lệ sống ở các thời kỳ ra cây(%) 30/8 15/9 30/9 15/10 30/10 15/11 30/11 Thủy canh 80±0,47 85±0,45 90 ± 0,35 92 ±0,37 95 ±0,35 97±0,25 97 ±0,25 Th.canh cải tiến 60 ±0,52 70 ± 0,50 72 ± 0,40 75 ±0,39 80 ±0,37 97±0,26 97 ±0,27
7. Qua bảng 4 cho thấy: Tỷ lệ sống TÀI LIỆU THAM KHẢO của cây khoai tây in vitro ở điều kiện 1. Brinda J(1997). Technologia vyroby thủy canh cải tiến luôn thấp hơn so với sadiva zemiakov z meristemovych hluz v thủy canh ( từ cuối tháng 8 cho đến technickych izolactoch v dvojurodovom 30/10). Sau đó tỷ lệ sống ở cả 2 giá thể systeme. VSP Nitra- SlovaKia đều như nhau. Sở dĩ như vậy là do thời 2. Brinda J; Miko Marian (1997). Efektivnost vyroby sadiva zemiakov v tiết từ 30/8 - 30/10 có những đợt nắng 0 dvojurodovom systeme. VSP Nitra- nóng, nhiệt độ có lúc lên đến 30-34 C. Slovakia Ở môi trường thủy canh nhờ có dinh 3. Nguyễn Thị Lan, Phạm Tiến Dũng dưỡng trực tiếp, cây không bị mất nước (2005), Giáo trình phương pháp thí nên tỷ lệ sống luôn cao hơn. Ở giá thể nghiệm, Hà Nội. thủy canh cải tiến, chỉ có trấu hun mỗi 4. Nguyễn Quang Thạch, Hoàng Minh tuần cây được tưới 2 lần, nên khi nắng Tấn, Frei U, Wen zel G (1991-1992), “ nóng cây mất nước đột ngột, sẽ ảnh Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học hưởng đến sức sống của cây. Từ 15/11 trong công tác giống khoai tây ở Việt – 30/11, thời tiết mát dịu, nên tỷ lệ sống Nam”, kết quả nghiên cứu khoa học trồng của cây ở cả 2 môi trường đều như trọt. nhau, đạt xấp xỉ 97%. 5. Michal Smalik ( 1987 Priroda), Zemiaky 6. Jozef Bohac A Kolektiv (1990 Priroda), IV. KẾT LUẬN: Slachtenie rastlin 1. Để nhân giống khoai tây sạch bệnh bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào, với mục đích nhân cây thì chúng ta có thể dùng tất cả các đoạn cắt và nhân trong môi trường lỏng. 2. Trong phòng thí nghiệm, việc đặt cây trong điều kiện tối hoàn toàn kết hợp với việc bổ sung saccaroza ở các nồng độ đường 8%, 12%, 16% vào môi trường dinh dưỡng đều có khả năng ra củ. Nhưng tốt nhất ở điều kiện 24h tối và nồng độ đường là 12%. 3. Muốn tạo củ in vitro nên sử dụng đoạn cắt ngọn và đoạn thân, còn đoạn gốc nên sử dụng trong việc nhân cây để tiếp tục thu được các chồi mới. 4. Trong phòng thí nghiệm, khi tạo ra được số cây nhất định, thì cần đưa cây ra ngoài để trồng, nhằm giảm giá thành cây giống, giúp cây thích nghi dần với điều kiện ngoại cảnh, cây chắc mập, khỏe, sinh trưởng tốt. Khi đưa ra ngoài trồng có thể trồng bằng 2 phương pháp: Thủy canh và thủy canh cải tiến. Nếu điều kiện nắng nóng thì trồng bằng phương pháp thủy canh, còn nếu thời tiết mát dịu thì trồng bằng phương pháp thủy canh cải tiến.